РАСТЕНИЕВОДСТВО И СЕЛЕКЦИЯ
Стабильное производство зерна в засушливых условиях Поволжья возможно только при использовании биоразнообразия возделываемых культур. Надежным буфером в валовом производстве зерна в этом регионе является озимое тритикале – культура, способная в наибольшей степени противостоять неблагоприятным факторам внешней среды. Создание высокопродуктивных сортов тритикале, адаптированных к острозасушливым условиям Поволжского региона, является актуальным. В статье представлены результаты изучения селекционной ценности линий озимого тритикале в основном конкурсном сортоиспытании. В качестве стандарта использовали сорт Студент, внесенный в Госреестр охраняемых селекционных достижений по Нижневолжскому региону. Отобраны ценные по важнейшим признакам линии как источники для использования в селекционных программах. Выделены перспективные линии для селекции на высокую зерновую продуктивность (№1-2017, №7-2017, №9-2017, №12-2017) с потенциалом 65,5-83,0 ц/га. Высота растений указанных линий снижена по сравнению со стандартом на 22-37см. По степени повреждаемости клеточных мембран, как ключевому физиологическому показателю засухоустойчивости, селектированы линия №9-2017 и сорт Святозар. Выявленное наименьшее значение показателя повреждаемости мембран у генотипов (35,5 и 31,5%) не отличается от такового у озимой ржи Саратовская 7 (33,5%, НСР05 – 13,1%). В селекции на улучшение хлебопекарных качеств тритикале представляют интерес линии №1-2017, №7-2017, №9-2017 и №11-2017, которые по комплексу изученных показателей приближаются к сорту Валентин 90. Отобранные линии проходят дальнейшее изучение как кандидаты в сорта, так и используются в скрещиваниях в качестве исходного материала.
ОБЩЕЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ И РАСТЕНИЕВОДСТВО
Исследования проведены в 2012–2014 гг. в условиях ООО «Знаменское» Знаменского района Орловской области с целью установления влияния предшественников на продуктивность озимой пшеницы. Полевые опыты показали, что предшественники оказывают большое влияние на влажность почвы. Использование черного пара и редьки масличной на сидерат обеспечивает увеличение влажности почвы в слое 0–10 см перед посевом озимой пшеницы на 1,3–3% в сравнении с однолетними травами. После черного пара засоренность озимой пшеницы в фазе кущения была меньше на 17,6–18,8% в сравнении с вариантами использования редьки масличной на сидерат и однолетних трав на зеленую массу. Выявлено, что предшественники оказали влияние на высоту растений озимой пшеницы. После черного пара она была максимальной (122,7–127,1 см) в зависимости от нормы удобрений, что больше на 8,0–10,3 см, чем в других вариантах опыта. Установлено, что озимая пшеница после черного пара превышала другие варианты по количеству продуктивных стеблей, зерен в колосе, массе 1000 зерен на 2,1–7,2; 1,7–4,4; 13,9–19,5% соответственно. Это обеспечило более высокую урожайность озимой пшеницы. Выявлено, что использование редьки масличной в качестве сидеральной культуры улучшает качество озимой пшеницы: содержание белка, клейковины и натура зерна увеличились на 2,0–2,2, 1,4–2,2; 11–12,5 г/л соответственно. Норма минеральных удобрений N98Р64К64 в сравнении с N66Р32К32 по всем предшественникам обеспечила увеличение содержания белка и клейковины на 0,4–0,7% и 0,7–2,6% соответственно. Таким образом, биологизированные технологии обеспечивают повышение продуктивности озимой пшеницы.
Изучены физические, мукомольные, технологические признаки качества зерна новых сортов и линий озимой мягкой пшеницы селекции ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской». Цель исследования – выявить образцы с высоким качеством зерна, муки, реологическими свойствами теста и хлебопекарными достоинствами. Выявлены высокие значения натуры и общей стекловидности зерна. Содержание белка на уровне сильной пшеницы 1-го класса (не менее 14,5%) сформировали образцы 1237/13 (14,6%), 1261/13 (14,5%) и Находка (14,5%). Высоким содержанием клейковины в зерне на уровне 2-го класса качества характеризовались сорта Танаис (30,9%), Аксинья (30,2%), Находка (29,5%), Донская степь (28,6%) и линия 1261/13 (28,4%). Изучаемые сорта и линии озимой пшеницы характеризовались высоким выходом муки – более 70%. Максимальный выход муки получен у сортов Танаис (74,5%), Ермак (74,1%) и линии 1261/13 (74,2%). По белизне высшему сорту (54,0–80,0 усл. ед.) соответствовала мука образцов Аксинья (55,64 усл. ед.), Находка (55,18 усл. ед.), Кипчак (54,01 усл. ед.), Бонус (54,90 усл. ед.), Казачка (54,40 усл. ед.) и линии 1261/13 (54,30 усл. ед.). Выявлены сортовые различия по белизне и зольности муки, от которых во многом зависит качество готовой продукции. Высокие реологические свойства теста на уровне сильной пшеницы отмечены у 6 изучаемых сортов: Юбилей Дона (342 ед. а.), Находка (311 ед. а.), Шеф (292 ед. а.), Кипчак (290 ед. а.), Танаис (289 ед. а.) и Аксинья (289 ед. а.). Выделены образцы с высоким объемным выходом хлеба: Находка (705 мл), Аксинья (695 мл) и Донская степь (685 мл), которые соответствовали классу сильных пшениц. Выделившиеся сорта и линии могут быть использованы в селекционном процессе как источники высокого качества зерна и хлебопекарных свойств.
На Среднем Урале яровая мягкая пшеница с содержанием клейковины у среднеспелых сортов 22–24%, у среднеранних и раннеспелых – 26–34% способна формировать зерно, пригодное для хлебопечения первого, второго и третьего классов. Сравнительная характеристика качества зерна основных сортов селекции Уральского НИИСХ, включенных в Госреестр селекционных достижений по Волго-Вятскому региону, и способность их формировать продовольственное зерно, пригодное для хлебопечения, в настоящее время представляют практический интерес. В Красноуфимском селекционном центре изучали 11 сортов яровой пшеницы, включенных в Госреестр селекционных достижений по Волго-Вятскому региону, в условиях засух 2013, 2016 гг. (осадки – 90–100 мм, среднесуточная температура воздуха – 17,0–17,5 ºC) и избыточного увлажнения 2014 и 2015 гг. (осадки – 294–423 мм, среднесуточная температура воздуха – 15–16 ºC). Раннеспелые сорта Иргина и Ирень (вегетационный период – 71–94 суток) сформировали среднюю урожайность 2,94 т/га; среднеранние Екатерина, Горноуральская, Свеча, Баженка, Злата (вегетационный период – 75–98 суток) – 3,32 т/га; среднеспелые Красноуфимская 100, Экада 70, Симбирцит, Омская 36 (вегетационный период – 90–94 суток) – 3,55 т/га. Наиболее урожайные – Ирень (3,05 т/га), Екатерина (3,64 т/га), Экада 70 и Симбирцит (3,70–3,78 т/га). Продовольственное зерно первого класса (клейковина – более 32%) сформировали Иргина, Ирень, Баженка, остальные – второго класса (клейковина – более 28%). Метод ранжирования по семи показателям качества зерна позволил определить средний ранг и выявить сорта Иргину и Ирень с самыми высокими хлебопекарными свойствами (средний ранг – 1,0–1,7). Они наиболее перспективны для производства продовольственного зерна в условиях Среднего Урала. Нецелесообразно использовать для этой цели среднеспелые сорта Экада 70 и Симбирцит, у которых средний ранг качественных показателей составляет 7,0–7,1.
Проведена лабораторная оценка степени засухоустойчивости образцов озимой мягкой пшеницы на осматическом растворе (сахароза 16 атм.). Максимальные значения этого показателя были в пределах от 70,0% (Лидия) до 79,3% (Аскет). По результатам вегетационных опытов установлено, что в условиях недостаточной влагообеспеченности («засушник», 30% ПВ) в фазу цветения общая площадь листьев растений озимой мягкой пшеницы варьировала от 45,2 см2 (Вольный Дон) до 63,4 см2 (Казачка), а в фазу молочной спелости зерна общая площадь листьев была в пределах от 3,5 см2 (260/09) до 17,7 см2 (Полина). В фазу цветения наилучшее соотношение площади верхних листьев к нижним в пользу верхних в условиях почвенной засухи отмечено у сортов Краса Дона, Капитан, Лидия, Аскет. В фазу молочной спелости наличие нижних зеленых листьев зафиксировано у сортов Капитан, Краса Дона, Изюминка. Количество накопленных пигментов (хлорофилла) в листьях остается наиболее высоким в период цветения и молочной спелости зерна в сортах Капитан (3,1 и 2,6 мг/100 г сухого вещества), Казачка (2,9 и 2,4 мг/100 г сухого вещества), Краса Дона (2,8 и 2,4 мг/100 г сухого вещества), Аскет (2,7 и 2,3 мг/100 г сухого вещества), Лидия (2,6 и 2,4 мг/100 г сухого вещества), Изюминка (2,5 и 2,1 мг/100 г сухого вещества).
В Российской Федерации посевы ячменя занимают около 7,0 млн га при средней урожайности 12,0 ц/га. Однако основное производство зерна ячменя (52,0%) находится в засушливых регионах страны – Южном и Приволжском округах (Алабушев и др., 2009; Портуровская и др., 2002). В данной статье рассмотрены результаты многолетних исследований сортов ярового ячменя различных селекционных учреждений на опытном поле Калмыцкого НИИСХ им. М. Б. Нармаева, цель которых подобрать для засушливой центральной зоны республики высокопродуктивные, максимально адаптированные к местным климатическим условиям сорта. Почвенный покров опытного участка представлен светло-каштановыми почвами разной степени солонцеватости и различного механического состава. В конкурсном испытании сорта ярового ячменя раз личных селекционно-опытных учреждений сравнивались между собой и с сортами стандартами, районированными в данной зоне. Главным фактором отбора сортов ярового ячменя в 2008–2017 гг. являлась способность формировать урожай зерна в сложных гидротермических условиях. Успешно прошедшие конкурсное испытание и показавшие неоспоримые преимущества в сравнении со стандартом, ценные для данной зоны сорта рекомендованы в производство. В ходе проведения исследований установлено, что яровой ячмень в центральной зоне Калмыкии в зависимости от гидротермических условий вегетационного периода в 2008–2017 гг. формировал урожай от 0,50 до 5,01 т/га. Выявлено, что для получения устойчивых высоких урожаев зерна в центральной засушливой зоне Калмыкии необходимы сорта с коротким периодом (45–55 дней) «посев – колошение» и вегетационным периодом 75–85 дней и менее.
СЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ
Исследования проведены в 2015–2017 гг. в ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской» с целью определения оптимальных значений количественных признаков, сочетание которых позволяет формировать максимальную урожайность гибридам зернового использования в засушливых условиях. Исходным материалом послужили 96 гибридов кукурузы, которые изучены по урожайности зерна, высоте растений, высоте прикрепления початка, продолжительности вегетационного периода и периода от всходов до цветения початков. Установлены наличие, сила и направленность связей между урожайностью зерна и количественными признаками. Выявлено наличие слабой положительной корреляционной зависимости между урожайностью зерна и высотой растений (r = +0,10…+0,23). Гибриды кукурузы зернового использования должны быть среднерослыми с оптимальным значением признака 220–250 см. Урожайность зерна имела среднюю в 2016 г. (r = +0,49) и слабую в 2015, 2016 гг. (r = +0,05, r = +0,17) зависимость от высоты прикрепления початка. Оптимальные значения признака составили 80–95 см. Характер зависимости между урожайностью зерна и продолжительностью периода вегетации значительно различался по годам изучения: в 2016 г. установлена средняя положительная связь (r = +0,52), в 2015 и 2017 гг. – слабая отрицательная связь (r = –0,14, r = –0,24). В разные годы гибриды различных групп спелости формировали максимальную урожайность зерна (5,0–5,5 т/га). Преимущество имели гибриды среднеранней группы, а также раннеспелые и среднеспелые гибриды, незначительно отличающиеся по продолжительности вегетационного периода от среднеранних. Оптимальная продолжительность периода вегетации – 97–110 дней, периода от всходов до цветения початков – 53–61 день.
Большое значение для формирования продуктивности имеют количественные признаки, которые характеризуются широким размахом изменчивости в разных условиях среды. Это высота растений, длина метелок, количество колосков и выполненных зерен на метелке, масса 1000 зерен и др. Изучение генетической базы количественных признаков у риса, представляющих основные элементы структуры урожая, является важной задачей, решение которой необходимо для ускорения селекционного процесса. Статья посвящена определению типа наследования, количества аллельных вариантов генов, участвующих в детерминации ряда количественных признаков, у гибрида риса от скрещивания контрастно различающихся сортов CR-1009 (Sub-1) и Новатор. Для генетического анализа расщепления признаков использовали компьютерную программу Полиген А. Наследование признака «высота растения» происходило по типу неполного доминирования больших значений признака, родительские формы различались по двум парам генов. По длине метелки наблюдали моногенные различия скрещенных сортов. По числу колосков на метелке проявилось полное доминирование большей величины признака. Наблюдалось взаимодействие двух генов, причем у каждой родительской формы были и рецессивные, и доминантные аллели, но в разных локусах. По числу зерен на метелке установлены аллельные различия в двух локусах и расщепление в соотношении 9 : 6 : 1. Расщепление по длине и ширине колоска было трансгрессивным и характеризовалось доминированием меньших значений признака. По массе 1000 зерен установлено неполное доминирование меньших значений признака и моногенные различия исходных родительских форм. По массе зерна с метелки выявлены дигенные различия родительских форм и расщепление в соотношении 15 : 1. Информацию о том, что различия определяются максимум двумя парами основных генов, можно использовать в практической селекции, сократив при этом объем работ для получения рекомбинантов с нужным сочетанием признаков.
На основе народно-хозяйственного использования выделяют три основные вида сорго: зерновое (Sorghum bicolor (L.) Moench), сахарное (Sorghum sahharatum (L.) Pers.) и травянистое (Sorghum sudanense (Piper.) Stapf). В селекционной работе с сорго зерновым, сахарным и травянистым наблюдаются разные направления. Однако основной задачей селекции любой культуры является создание высокопродуктивных сортов и гибридов с высоким качеством продукции. Это предполагает вовлечение в селекционный процесс нового исходного материала, обладающего необходимыми качествами. Для решения данной задачи необходим богатый генетический материал, который будет использоваться в гибридизации. Цель работы – выделить основные направления и результаты селекции сорговых культур, изучить биологическое разнообразие внутри видов по отдельным показателям и выявить источники ценных признаков. О биологическом разнообразии и богатом генетическом материале свидетельствует большое количество выделенных источников хозяйственно ценных признаков, которые ежегодно вовлекаются в скрещивания с урожайными сортами. В результате проделанной работы создан ряд сортов, отвечающих требованиям сельскохозяйственного производства.
В статье отмечены основные биологические и хозяйственные достоинства озимого ячменя, показаны основные направления его использования в промышленной переработке. Приведены динамика площади посева и урожайности озимого ячменя в России и их распределение по федеральным округам. Установлено, что основными производителями озимого ячменя в стране являются Северо-Кавказский (153,6–245,6 тыс. га) и Южный федеральные округа (131,2–328,7 тыс. га). Выявлено, что одной из важных зернофуражных озимых культур в Ростовской области является озимый ячмень. Использование большого количества семян массовых репродукций наряду с низкими посевными качествами существенным образом снижает урожайность и качественные показатели полученной продукции. В статье приведен анализ состояния семеноводства озимого ячменя за период с 2012 по 2017 г. Проанализированы данные по объему высеянных оригинальных (ОС-1,2), элитных (ЭС) и репродукционных семян (РС1, РС2, РС3). Выявлена тенденция к увеличению объема высеянных семян озимого ячменя в общей площади посевов от 54,3 тыс. ц в 2013 г. до 74,1 тыс. ц в 2016 г. Наибольший объем высеянных семян элиты отмечался в 2015 г. (14,1 тыс. ц), наименьший – в 2017 г. (6,3 тыс. ц). Выяснено, что количество репродукционных семян остается высоким и колеблется в пределах от 78,8 до 88,5% при ежегодном сокращении объемов в абсолютном выражении. В связи с этим периодически возникает необходимость обновления семян используемых сортов озимого ячменя. Для стабилизации урожайности озимого ячменя необходимо высевать семена сортов, рекомендованных для посева в Ростовской области Государственной комиссией по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур.
За 25 лет существования сорт яровой твердой пшеницы Саратовская золотистая (1993) благодаря своим уникальным свойствам стал популярным не только среди производителей зерна и макаронной промышленности, но и среди селекционеров РФ и стран СНГ. Благодаря высокой комбинационной способности он включен во все селекционные программы научных учреждений, занимающихся селекцией яровой твердой пшеницы, как источник высокого содержания каротиноидных пигментов.
Ячменю принадлежит заметная роль в зерновом балансе, поскольку он является ценной культурой разностороннего использования. По посевным площадям ячмень занимает второе место, как в России, так и в Ростовской области. Ранее для «ремонта» вымерзших посевов озимого ячменя в качестве страховой культуры использовали яровой ячмень. В настоящее время для этих целей используют сорта двуручки ячменя, способные формировать урожай как при посеве осенью, так и весной. Целью исследований являлось создание сорта ячменя двуручки, сочетающего высокую продуктивность, качество и устойчивость к экстремальным качествам среды. В результате многолетней селекционной работы создан новый сорт ячменя двуручки Виват. В создании сорта были использованы наиболее зимостойкие сорта, такие как Тайна (Украина), Радикал (Краснодар, РФ), Паоли (США), сорта с высокой потенциальной продуктивностью Майер (Зерноград, РФ) и Хуторок (Краснодар, РФ). За годы конкурсного стационарного испытания (2011-2017гг.) сорт Виват показал преимущества по сравнению со стандартным сортом Мастер и лучшим районированным сортом Тимофей по таким важным показателям, как высокая продуктивность, зимостойкость, устойчивость к полеганию и засухе. В условиях Северо-Кавказского (6) региона Виват за годы изучения в Госсортсети также имел стабильно высокие показатели по урожайности, зимостойкости, устойчивости к полеганию, засухе, болезням и с 2018 года внесен в Государственный реестр охраняемых селекционных достижений.
ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ
Бурая ржавчина – основное заболевание сортов мягкой пшеницы на посевах в Ростовской области. Сорта пшеницы, созданные в ФГБНУ «АНЦ «Донской», в большинстве (более 87%) проявляют устойчивость к данному возбудителю. С целью получения полной иммунологической характеристики созданных сортов совместно с лабораторией микологии и фитопатологии ФГБНУ ВИЗР были проведены исследования по идентификации генов устойчивости (Lr) на ранних этапах развития и во взрослом состоянии растений. Изучено 37 сортов озимой мягкой пшеницы на полевых инфекционных фонах юга и северо-запада России, в том числе методами фитопатологического теста (к трем изолятам гриба с вирулентностью к TcLr9, TcLr19, TcLr26 и зерноградской популяции патогена) и методом ПЦР-анализа с помощью 10 молекулярных маркеров: Lr1, Lr3, Lr9, Lr10, Lr19, Lr20, Lr24, Lr26, Lr34 и Lr37. ДНК выделяли микрометодом по К. Эдвардс, ПЦР проводили в амплификаторе С-1000 (BioRad, США). В результате исследований установлено, что универсально устойчивых ко всем трем клонам и зерноградской популяции среди изученных сортов не выявлено. Сорта Полина, Вольница и Зерноградка 11 проявили устойчивость к трем клонам, но в фазу проростка проявляли восприимчивость к популяции патогена. По результатам ПЦР-анализа также не выявлено у сортов генов устойчивости Lr9, Lr19, Lr24, Lr26. У 29 из 37 изученных сортов обнаружен ген взрослой устойчивости Lr34, а у 20 сортов – неэффективный ген Lr3, которые по отдельности и вместе не могут обеспечивать защиту от бурой ржавчины в полевых условиях. Это указывает на то, что устойчивые в полевых условиях сорта несут дополнительные неидентифицированные Lr-гены. У ряда сортов установлено по 2 гена устойчивости. Восприимчивый в полевых условиях сорт Кипчак содержит утративший свою эффективность ген Lr1. Различия в степени поражения отдельных сортов в условиях Ростовской области и Санкт-Петербурга свидетельствуют об отличии северокавказской и северо-западной популяций по вирулентности к возбудителю бурой ржавчины.
Одним из факторов, ограничивающих рост урожайности пшеницы в Зауралье, является поражение посевов листостебельными болезнями, проявляющимися с регулярностью три раза в десять лет, унося от 5 до 30% урожая. В 2015–2017 гг. на фоне эпифитотий бурой и стеблевой ржавчины из 17 районированных сортов яровой мягкой пшеницы высокую толерантность проявили лишь два сорта – Радуга (Курганский НИИСХ) и Уралосибирская (СибНИИСХоз), занимающие в области всего 8–9% площади. Для создания новых сортов привлечены генетические коллекции отечественного и зарубежного происхождения. На эпифитотийном фоне выявлены сорта и образцы с эффективными генами устойчивости. Целенаправленно проведен отбор в гибридных популяциях. Оценены морфологически выровненные линии для размножения. Для ускоренного создания новых сортов предложен устойчивый и толерантный к болезням, адаптивный к местным условиям исходный материал из коллекционного питомника: сорта Сигма, Памяти Леонтьева, Боевчанка, Фаворит, Новосибирская 31, Ингала, Сударыня, Геракл, Уралосибирская, Радуга; в питомнике Казахстано-Сибирской сети по улучшению яровой пшеницы (КАСИБ) – сорта Лютесценс 120, Новосибирская 18, Родник, Лютесценс 27-12, Лютесценс 248/05-3, ЛД 25, Лютесценс 34/08-19, Элемент 22, Лютесценс 6/04-4. Из 57 гибридных популяций, устойчивых к широкому спектру рас стеблевой и бурой ржавчины, в том числе и к вирулентной расе Ug99, выделено 1340 высокоурожайных линий. Особый интерес представляют 5 линий из Сибирского питомника челночной селекции (СПЧС) с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчинам, мучнистой росе и 6 сортообразцов с идентифицированными генами к стеблевой ржавчине Sr31, Sr25. Изученный материал включен в селекционный процесс.
ISSN 2079-8733 (Online)