Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Формирование и изучение коллекции озимой тритикале для селекционного использования в Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Формирование и изучение коллекции озимой тритикале для селекционного использования в Западной Сибири"

На правах рукописи

МЕДИНСКИИ

Александр Васильевич

ФОРМИРОВАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ КОЛЛЕКЦИИ ОЗИМОЙ ТРИТИКАЛЕ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

КРАСНООБСК - 2015

005568847

005568847

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Сибирском научно-исследовательском институте растениеводства и селекции» (ГНУ СибНИИРС Россельхозакадемии) в 2010-2013 гг.

Научный руководитель: Стёпочкин Пётр Иванович

доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник ГНУ СибНИИРС Россельхозакадемии,

заведующий лабораторией отдалённых гибридов зерновых культур

Официальные оппоненты: Боме Нина Анатольевна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный университет», Институт биологии (ИнБИО), заведующая кафедрой ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры

Сидоров Александр Васильевич

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, зав. лабораторией селекции пшеницы ГНУ «Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук

Ведущая организация: ФГБНУ «Алтайский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»

Защита диссертации состоится «15» апреля 2015 года в 13:00 часов на заседаний диссертационного совета Д 220.037.06 при Красноярском государственном аграрном университете по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 90, e-mail: dissovet@kgau.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного аграрного университета и на сайте www.kgau.ru

Автореферат разослан «3» февраля 2015 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Халипский А.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К настоящему времени тритикале прочно утвердилась в мировой экономике в качестве сельскохозяйственной культуры, несмотря на её короткий исторический путь с момента создания первых растений в 1888 г. немецким учёным Римпау [Штраи, 1891].

Имеющиеся сорта озимой тритикале, возделываемые в Западной Сибири, адаптированы к длительным холодным зимам. Созданные в ГНУ СибНИИРС Россельхозакадемии сорта Декад 90 и Сире 57 характеризуются высокой зимостойкостью и потенциально высокой урожайностью зерна, однако, в связи с неустойчивостью климата и резкими погодными колебаниям, требуется создать формы тритикале, более адаптированные к экстремальным погодным условиям. Кроме того, сорта селекции СибНИИРС имеют не достаточно высокую массу 1000 зёрен от 32 до 36 г., слабую устойчивость к ряду заболеваний (снежной плесени, бурой ржавчине, гельминтоспориозу) и невысокие технологические свойства зерна. Источники для улучшения свойств тритикале можно найти среди образцов мировой коллекции ВНИИР им. Н. И. Вавилова. Поэтому актуальным является изучение мировой коллекции ВНИИР озимых тритикале, поиск источников ценных признаков и свойств и на основе их использования создание новых селекционных форм.

Цель и задачи исследований. Целью данной работы является формирование и изучение коллекции исходного материала озимой тритикале в условиях лесостепной зоны Приобья, выделение источников селекционно-ценны х признаков и свойств.

Исходя из цели, поставлены следующие задачи:

• изучить образцы озимой тритикале из мировой коллекции ВНИИР, а также новые селекционные формы по биологическим и хозяйственно-ценным признакам и свойствам;

• сформировать коллекцию исходного материала озимых тритикале, адаптированных к условиям Западной Сибири;

• определить на основе изученного коллекционного материала оптимальные параметры модели сорта озимой тритикале для условий лесостепной зоны Приобья;

• выяснить сроки яровизации образцов озимой тритикале, выделенных по результатам изучения коллекционного материала;

• получить гибридный материал для дальнейшего селекционного использования.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) мировая коллекция ВНИИР по тритикале, обладает источниками положительно коррелирующих ценных признаков и свойств по результатам изучения в условиях лесостепной зоны Приобья формируется коллекция исходного материала озимой тритикале;

2) новый селекционный материал озимой тритикале создаётся с привлечением в гибридизацию адаптированных к условиям лесостепной зоны Приобья сортов и источников ценных признаков и свойств из мировой

коллекции ВНИИР. Учитывая то, что сибирские формы озимой тритикале требуют более продолжительной яровизации, чем европейские для перехода к генеративной фазе развития;

3) параметры модели сорта озимой тритикале создаются для оптимизации селекционного процесса этой культуры в условиях лесостепной зоны Приобья.

Научная новизна. Впервые в лесостепной зоне Приобья изучены образцы озимой тритикале различного эколого-географического происхождения, выделены из них лучшие по хозяйственно-ценным признакам и свойствам, на их основе сформирована коллекция исходного материала и составлен сибирский каталог озимой тритикале. Изучены закономерности формирования элементов продуктивности в зависимости от условий и генотипа, корреляции между основными элементами структуры урожая, получена информация по срокам яровизации, создан гибридный материал. Определены оптимальные параметры модели сорта озимой тритикале для лесостепной зоны Приобья.

Практическую значимость имеют полученные межсортовые гибриды озимых пшенично-ржаных амфиплоидов, гибриды, полученные от скрещиваний между тритикале и пшеницей, а также сформированная коллекция исходного материала озимой тритикале.

Апробация работы и публикации результатов исследований. Основные положения по теме диссертации были представлены и получили положительную оценку на заседаниях ученого совета и научно-методического совета селекцентра ГНУ СибНИИРС Россельхозакадемии, а так же на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур» (пос. Краснообск, 18-20 июля 2011 г.), XI Международной генетико-селекционной школе-семинаре «Современное состояние и приоритетные направления развития генетики, эпигенетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур» (пос. Краснообск, 9-13 апреля 2012г.), I Международной научно-практической конференции «Генофонд и селекция растений» (пос. Краснообск, 9-13 апреля 2013 г.) научно-практической конференции «Актуальные направления с/х науки в работах молодых ученых» (10 июля, 2013 г.).

По теме диссертации опубликованы 7 печатных работ, в том числе 3 научных статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации.

Объём и содержание диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, заключения, основных выводов, практических рекомендаций. Список использованной литературы, включает 220 наименований, в том числе 51 на иностранных языках. Экспериментальные данные изложены в 28 таблицах, 21 приложении, иллюстрированы 24 рисунками.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОЛЛЕКЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОМ ТРИТИКАЛЕ В ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЕ ПРИОБЬЯ

В главе приведён обзор литературы по истории создания нового злака Triticale, его морфобиологические, биохимические, технологические

особенности и народнохозяйственное значение, а так же использование в условиях Западной Сибири.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ Экспериментальная часть работы выполнена в течение 2010-2013 гг. на опытных полях ГНУ СибНИИРС (р. п. Краснообск, Новосибирская область).

Метеорологические условия в годы исследований были контрастны и в целом включали весь спектр лимитирующих факторов среды в Западной Сибири. Так, метеорологические условия вегетационного периода 2011 года можно охарактеризовать как оптимальные по характеру температурного режима (102,2% к норме) и недостаточно обеспеченные влагой (70,7% к норме). Для зимнего периода 2010-2011 гг. были характерны умеренно холодная зима с температурой воздуха ниже на -1,4°С средней многолетней и 130,2% к норме осадков в виде снега. Температура на ГУК составила -8°С. Для условий вегетационного периода 2012 года характерны высокие температуры воздуха в июне со средним отклонением за период 114,8% от нормы и отсутствие осадков в I, III декаде июня и И, III декаде июля, отклонение за период составило 45,5% от нормы. Зимний периода 2011-2012 гг. характеризовался недостатком снега (66,9% от нормы), что явилось причиной снижения температуры на ГУК до -10°С. Вегетационный период 2013 года отличался избытком влаги на протяжении всего периода (138,1% от нормы). Особенностью зимнего периода 2012-2013 гг. явилось обилие осадков в виде снега (147,6% от нормы).

В качестве объекта для проведения исследований в коллекционном и селекционном питомниках, служили 148 образцов озимой тритикале из коллекции ВИР, с различным эколого-географическим происхождением, а также сорта и перспективные линии СибНИИРС.

Коллекционный питомник 120 образцов, высевался ручной сажалкой РС-1 на один погонный метр в 3-х кратном повторении. Селекционный питомник 28 образцов, высевался сеялкой ССФК -7 на площади 1 м2 в 2-х кратном повторении с нормой высева 5,5 млн. всхожих зёрен/га.

В ходе исследования, согласно методике ВНИИРа, были проведены следующие наблюдения и учёты: фенологические наблюдения (дата посева, всходов, выхода в трубку, колошения, цветения); перезимовка, устойчивость к полеганию [Градчанинова, Филатенко, Руденко, 1984].

Коллекционный и селекционный материал на устойчивость к наиболее распространенным патогенам в Западной Сибири (бурая ржавчина, мучнистая роса, гельминтоспориоз) оценивали в полевых условиях по методике Российского фитопатологического общества [В.А. Захаренко и др., 2000 г.]

По перезимовке в нашей работе коллекционные образцы озимой тритикале распределяются на группы: меньше 20% - очень низкая; 21-35% -низкая; 36-50% - средняя; 51-75% - выше средней; более 75% - высокая.

Оценка образцов по устойчивости к полеганию проводилась в полевых условиях (глазомерно) по пятибалльной шкале. В лабораторных условиях путём изучения морфологического строения стебля.

Полная технологическая оценка материала проводилась в лаборатории биохимии и технологии ГНУ СибНИИРС по методике ВНИИР.

Обработка экспериментального материала проводилась методами математической статистики.

ФОРМИРОВАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ КОЛЛЕКЦИИ ОЗИМЫХ ТРИТИКАЛЕ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В

ЗАПАДНОЙ СИБИРИ 3.1 Принцип формирования коллекции озимой тритикале Коллекция исходного материала тритикале в СибНИИРС формируется и пополняется на основе:

-поступающих в СибНИИРС из НИУ Сибири и других регионов сортов, передаваемых на Государственное сортоиспытание, а также районированных или внесенных в Госреестр РФ; селекционных форм, изученных селекционерами в собственном конкурсном сортоиспытании; образцов рабочих коллекций при обязательном сохранении селекционного номера и оригинального названия;

-поступлений из коллекции ВНИИР им. Н.И. Вавилова с сохранением оригинального номера каталога и оригинального названия;

-дифференциации морфотипов коллекционных образцов ВНИИР; -селекционных форм, выделившихся за годы исследований. Основу коллекции исходного материала составляют наиболее адаптированные и выдающиеся по отдельным или нескольким хозяйственно-ценным признакам и свойствам селекционные формы и образцы, выделенные по результатам трех и более лет испытания коллекций.

Для успешной дальнейшей селекции озимой тритикале необходимо расширить имеющуюся коллекцию исходного материала этой культуры, которая насчитывает 120 образцов, пополнив её наиболее адаптивными к местным условиям коллекционными формами и новым, созданным за предыдущие годы работы материалом.

3.2 Перезимовка

В наших исследованиях перезимовка растений значительно колебалась в зависимости от сорта и года проведения опытов (таблица 1).

Таблица 1 - Перезимовка и ее изменчивость у изученных _образцов озимой тритикале _

Год Перезимовка, % У,%

Х±8х Ит

2011 69,3 ± 1,8 5-96 28,9

2012 53,2 ± 1.8 5-91,3 35,7

2013 70,4 ± 1,7 7-93 26,9

В среднем за 3 года 64,3 ± 1,5 18,6-91,8 25,0

В среднем по опыту стандартный сорт Цекад 90 (Новосибирск) имел значение этого признака 91,8%, что является максимальным значением перезимовки, 18,6% - минимумом, обладал образец АДМ 13 (Украина). Из всего разнообразия за годы изучения высокой и стабильной по годам перезимовкой, обладали образцы, представленные в таблице 2.

Таблица 2 - Перезимовка лучших изученных _ образцов озимой тритикале_

Образец Происхождение 2011 г. 2012 г. 2013 г. В среднем

% ± к st.

Декад 90 ф.) Новосибирск 96 89,3 90 91,8 _

Башкирская короткая Башкирия 92 91,3 91 91,4 -0,4

Аккорд Ростов-на-Дону 92 88,7 91 90,6 -1,2

Корнет Ростов-на-Дону 95 82 91 89,3 -2,5

Л27 Дагестан 93,4 79,3 92 88,2 -3,6

Зимогор Ростов 92 81 89 87,3 -4.5

Тарасовский Юбилейный" Ростов-на-Дону 92,7 73 91 85,6 -6,2

Мир Краснодар 92,7 72 91 85,2 -6,6

Каскад Ростов-на-Дону 85 78,7 89 84,2 -7,6

Вокализ Ростов-на-Дону 90 71 87 82,7 -9,1

S, 1,8 1,7 1,7 1,5 _

НСРо.05 5,17 4,90 4,88 4,16 -

Таким образом, изучение образцов озимой тритикале показало, что генотип и погодные условия оказали существенное влияние на перезимовку растений. Так же наблюдалась средняя корреляционная зависимость между перезимовкой и продуктивностью (г=0,308-0,647). Источниками повышенной перезимовки и урожайности растений явились следующие образцы: Аккорд, Вокализ, Кентавр, Тарасовский Юбилейный' (Ростов-на-Дону); Мир (Краснодар); Алтай' (Барнаул); Башкирская короткая (Башкирия); Рунь (Белоруссия).

3.3 Вегетационный период изученных образцов тритикале

Большое практическое значение имеет вегетационный период растений.

Среднее значение периода вегетации по опыту составило 312 суток, тогда как в 2013 г. равнялось 322,4 суток, а в 2012 г. всего лишь 305,1 суток. Размах варьирования данного признака объясняется различными гидротермическими условиями конкретных лет (таблица 3).

Таблица 3 - Вегетационный период изученных образцов тритикале

Показатель Вегетационный период, всходы - полная восковая спелость, сут.

2011 г. 2012 г. 2013 г. X

X - по сортам 308,7±0,26 305,1±0,2 322,4±0,26 312±0,2

Lim - по сортам 304-317 300-310 316-329 307-317

V,% 0,93 0,72 0,89 0,71

НСРо.05 0,74 0,57 0,74 0,57

К наиболее позднеспелым относятся высокозимостойкие амфидиплоиды, так вегетационный период стандартного сорта Сире 57 и стандартного сорта по перезимовке Декад 90 составил 316 суток.

Коллекция представлена раннеспелыми образцами, которые созрели на 9, 7 и 6 суток раньше стандарта. К ним относятся образцы юго-запада России: Каприз', Каскад, Зимогор, Вокализ, Консул, Корнет (Ростов-на-Дону); Линия

71, Линия 96 (Воронеж), а так же восточно-европейских: Белорусский 8079, Михась, Рунь (Белоруссия) и 1апко (Польша) (таблица 4).

Таблица 4 - Продолжительность вегетационного периода у раннеспелых

образцов

№ по каталогу Образец Происхождение 2011 г. 2012 г. 2013 г. X ± к стандарту

_ Сире 57 (вО Новосибирск 312 309 327 316 -

3584 Каприз' Ростов-на-Дону 305 300 316 307 -9

3717 Каскад Ростов-на-Дону 305 303 319 309 -7

3903 Зимогор Ростов-на-Дону 306 303 318 309 -7

3905 Вокализ Ростов-на-Дону 306 302 320 309 -7

3693 Гармония Украина 305 305 318 309 -7

3706 Линия 71 Воронеж 305 303 318 309 -7

3069 Белорусски й 8079 Белоруссия 305 304 319 309 -7

3689 Михась Белоруссия 305 304 320 310 -6

3691 Рунь Белоруссия 306 304 319 310 -6

3904 Консул Ростов-на-Дону 306 304 319 310 -6

3636 Корнет Ростов-на-Дону 307 303 319 310 -6

3710 Линия 96 Воронеж 306 304 319 310 -6

3703 Дапко Польша 306 304 319 310 -6 •

НСР0„5 0,74 0,57 0,74 0,57 -

Выделенные раннеспелые, по сравнению со стандартом Сире 57, образцы различного эколого-географического происхождения, можно использовать в качестве источников по данному признаку.

3.4 Устойчивость к полеганию

Изученные нами в коллекционном питомнике (2010-2013 гг.) образцы, были представлены полукарликовыми, низкорослыми, среднерослыми и высокорослыми формами (таблица 5).

Таблица 5 - Группы распределения образцов озимой тритикале по высоте растения и устойчивости к полеганию (2010-2013 гг.)_

Группа по высоте растения Количество образцов Устойчивость к |

шт. % X балл

Полукарлики, 60-85 см 37 30,8 4,97

Низкорослые, 85-105 см 60 50,0 4,87

Среднерослые, 105-120 см 10 8,3 4,93

Высокорослые, свыше 120 см 13 10,8 4,42

Всего: 120 100 -

В среднем по опыту - - 4,85

Основное число образцов представлено низкорослыми (50%) формами. Наблюдалась положительная связь между устойчивостью к полеганию и высотой растения, так полукарлики в среднем по группе оценивались 4,97 баллов, низкорослые и среднерослые на уровне 4,87 баллов и 4,93 баллов, соответственно. Устойчивость к полеганию высокорослых форм оценивалась в 4,42 балла. В среднем по опыту устойчивость к полеганию оценивалась в 4,85 балла.

Оценка устойчивости к полеганию находилась в большой зависимости от условий вегетации озимой тритикале. В целом по опыту за годы исследования отсутствием полегания (5 баллов) характеризовались 89 образцов (74,1%), слабым 4,2 балла - 31 образец (25,9%). То есть у подавляющего числа образцов полегание не наблюдалось, но большинство из них были малопродуктивны. Нами выделены образцы, которые сочетают в себе высокую устойчивость к полеганию и урожайность зерна (таблица 6).

Таблица 6 - Высокоурожайные образцы, устойчивые к полеганию __' (2010-2013 гг.)_

Образец Происхождение Урожайность, г/м2 Устойчивость к полеганию, балл Высота растения, см

Цекад 90 ф.) Новосибирск 410,8 5 88,3

Легион Ростов-на-Дону 878,9 5 80

Кентавр Ростов-на-Дону 761,5 5 81,5

Вокализ Росгов-на-Дону 691,8 5 89,7

Тарасовский Юбилейный " Ростов-на-Дону 799,5 5 89,7

1апко Польша 673,8 5 95

Тарасовский Юбилейный' Ростов-на-Дону 698,5 5 96

Вектор Белоруссия 665,6 5 96,3

Разгар Воронеж 695,5 5 104,3

Регион Украина 703,8 5 113,3

Усгинья Самара 797,4 5 123,3

Эх 15,4 - 1,4

Высоко устойчивыми к полеганию и урожайными по годам были низкорослые, среднерослые и высокорослые образцы. В коллекции выделены 8-мь низкорослых образцов: Легион, Кентавр, Вокализ, Тарасовский Юбилейный ", .Гапко, Тарасовский Юбилейный', Вектор и Разгар. Их высота находилась в пределах 85-105 см. Среднерослые формы (105-120 см) были представлены образцом из Украины - Регион. Высокорослой (свыше 120 см) устойчивой к полеганию формой оказался сорт Устинья - Самара.

3.5 Устойчивость к патогенам В наших исследованиях изучение коллекционного материала на устойчивость к мучнистой росе, бурой ржавчине и гельминтоспориозу проводилась в полевых условиях на фитоучастке.

Полевая оценка показала, что из всего разнообразия представленных образцов не поражались бурой ржавчиной (тип поражения - 0 баллов) 145 изученных образцов (98%). Не устойчивыми к бурой ржавчине (тип поражения - 1 балл) оказались 3 образца, что составляет всего лишь 2%.

Мучнистая роса достаточно вредоносная болезнь пшеницы. Болезнь влияет на урожайность, качество продукции, прочность соломины и другие признаки. Тритикале устойчивы к этому заболеванию, что является одним из преимуществ этой культуры перед пшеницей и рожью.

Оценка на устойчивость к гельминтоспориозу выявила 133 образца (89,9%), устойчивых к данному патогену и 15 образцов (10,1%), высоко устойчивых (тип поражения - 1 балл).

Таким образом, фитопатологическая оценка озимой тритикале позволила выделить ценный исходный материал, который обладает комплексной резистентностью, к наиболее вредоносным листовым патогенам, распространенным в Западной Сибири. К ним относятся 132 изученных образца (89,1%).

3.6 Результаты изучения урожайности и ее элементов Изученное в 2010-2013 гг. сортовое многообразие тритикале характеризовалось большими различиями по урожайности и ее элементами. В таблице 7 представлена изменчивость и выраженность образцов озимой тритикале по урожайности и ее элементам, в среднем по опыту.

Таблица 7 - Изменчивость и выраженность урожайности и её структуры у

образцов озимой тритикале (2010-2013 гг.)

Показатель X±Sx Lim V,%

Урожайность, г/м^ Число колосков в колосе, 479,15±15,4 26,6±0,4 114,3-878,9 20,3 - 40 35,1 17,1

шт. Количество зёрен в 52,1±0,8 33 - 73,3 17,0

колосе, шт. Масса зерна колоса, г Масса 1000 зёрен, г 2,4±0,05 41,3±0,5 1,2-3,5 27,5-53,1 21,9 13,6 2 . . _____ -

'^а^Ц ду^УИ, '__■ ---- -1-;-:--^-=-■—~—

Урожайность зерна варьировала от 114,3 до 878,9 г/м и в среднем по всем образцам составила 479 г/м2. У стандартного сорта Сире 57 этот показатель равнялся 397,1 г/м2.

Наибольшую ценность в производстве и для селекции представляют те образцы, урожайность которых больше трёхкратного стандартного отклонения (Х+За), то есть выше 525,2 г/м2. Это образцы: Легион - 878,9 г/м2, Устинья -797,4 г/м2, АДП-6 5"" - 791,2 г/м2, Кентавр - 761,5 г/м2, Л24 - 660,3 г/м2. Консул

- 644,8 г/м2, Аккорд - 642,8 г/м2, Алтай' - 640,7 г/м2, Tornado - 632,8 г/м2, Pinokio

- 630,5 г/м2, Башкирская короткая - 626 г/м2, КАД 2/917 - 568,4 г/м2, Доктрина 110 - 557,7 г/м2. Они за годы проведения исследований характеризовались стабильностью этого признака.

По числу колосков в колосе за годы проведения опыта положительно отличились 8 образцов, которые вышли за пределы трехкратного стандартного отклонения (Х+Зо=27,8 шт.), среднее значение числа колосков в колосе равнялось 26,6 шт. У стандартного сорта Сире 57 этот структурный элемент находился на уровне 28,3 шт. колосков. Стабильно высокими показателями данного признака обладали следующие образцы: Аккорд - 32,3 шт., Алтай" -31,3 шт., Алтай' - 31 шт., Талисман - 31 шт., СНГ 7/94- 30 шт., Модуль - 29,7 шт., Kolor - 29,3 шт., Алтай - 29,3 колосков в колосе.

Число колосков в колосе находилось в средней взаимозависимости с числом зёрен в колосе (г=0,328-0,571). Исходя из этого, возникает необходимость в рассмотрении другого важного структурного элемента такого, как озернённость колоса.

По числу зёрен в колосе среднее значение по опыту равнялось 52,1 зёрен в колосе. У стандартного сорта Сире 57 число зёрен превышало среднее значение и равнялось 55,7 зёрен в колосе. 8 образцов вышли за пределы

трехкратного стандартного отклонения (Х+Зо=54,5 шт.). Ими оказались следующие образцы: Каскад - 73,3 шт., Ккаго - 73 шт., Полесский 7 - 72,7 шт., Тарасовский Юбилейный - 72 шт., Тарасовский Юбилейный" - 70,3 шт., Рус' -69 шт., Алтай - 67,3 шт., Алтай' - 66,3 шт.

По массе зерна с колоса положительно отличились 10 образцов, которые вышли за пределы трехкратного стандартного отклонения (Х+За=2,6 г.), при среднем значении по опыту 2,4 г. Ими оказались образцы: Алтай' - 3,5 г., Тарасовский Юбилейный" - 3,3 г., Водолей - 3,3 г., Тарасовский Юбилейный -3,2 г., АД15 - 3,2 г., Полесский 7 - 3,1 г., Праг 482 - 3,1 г., Алтай'"" - 3,1 г., Л19 -3,1 г., Регион - 3,1 г.

Масса 1000 зёрен у стандартного сорта Сире 57 была равна 32,7 г., что меньше среднего значения по опыту (41,5 г.). Наибольшую ценность представляют 10 образцов, которые вышли за пределы трехкратного стандартного отклонения (х+3а=43 г.). Крупнозёрностью обладали следующие образцы: Л29 - 53,1 г., АДМ13 - 51 г., Гренадёр - 50,5 г., АДМ12 - 50,4 г., Варвара - 49,8 г., Алтай'" - 49 г., Мир - 48,7 г., АД186 (Ладне) - 48,3 г., АД15 -47,9 г., СНТ 7/94 - 47,8 г.

3.7 Корреляционные связи элементов урожайности При анализе корреляционных связей урожайности с другими признаками, такими как перезимовка, за годы проведения опытов, а также в среднем, отмечается устойчивая, средней степени корреляция, таким образом, есть возможность создания высокоурожайных и зимостойких сортов озимой тритикале. Анализ результатов показывает, что урожайность озимой тритикале, кроме перезимовки, определяется также основными составляющими элементами продуктивности растения, такими как число колосков и зёрен в колосе и их масса, а так же масса 1000 зёрен. По результатам наших исследований наиболее сильные корреляционные связи можно отметить между продуктивностью и количеством зерен в колосе, а так же его массой. Связь между продуктивностью и количеством колосков в колосе, а так же массой 1000 зёрен, была менее тесная. Это находит отражение и в средних значениях коэффициента корреляции (таблица 8).

Таблица 8 - Коэффициенты корреляции урожайности с её структурными

элементами и перезимовкой усреднённого образца тритикале

Год Коррелирующие признаки

перезимовка число колосков в колосе число зёрен в колосе масса зерна с колоса масса 1000 зёрен

2011 г. 0,608±0,07 0,056±0,09 О^хЮ"4 0,083±0,09 0,182±0,09

2012 г. 0,647±0,07 0,310±0,08 0,405±0,08 0,507±0.07 0,197±0,09

2013 г. 0,308±0,08 0,189±0,09 0,142±0,09 0,153±0,09 0,028±0,09

2011-2013 гг. 0,543±0,07 0,229±0,08 0,284±0,08 0,336±0,08 0,171±0,0У

Критическое значение коэффициента корреляции при п=123 на 5% уровне

значимости равно г=0,185.

Масса зерна с одного колоса, в свою очередь, формируется за счёт количества колосков и зёрен, массы 1000 зёрен.

Устойчивая сильная связь наблюдалась между продуктивностью колоса и числом зёрен в нем (г=0,771-0,809). Связь средней силы, была получена между продуктивностью колоса и числом колосков (г=0,390-0,454). Между продуктивностью колоса и массой 1000 зёрен наблюдалась средняя корреляционная связь г=0,381 в 2011 г. и г=0,375 в 2012 г. В 2013 г. между этими признаками была слабая корреляционная связь г=0,256 (таблица 9).

Таблица 9 - Коэффициенты корреляции между продуктивностью колоса

и ее элементами

Год Коррелирующие признаки

число колосков в колосе число зёрен в колосе масса 1000 зёрен

2011 г. 0,419±0,08 0,809±0,05 0,381±0,08

2012 г. 0,454±0,04 0,809±0,05 0.375±0,08

2013 г. 0,390±0,08 0,771±0,05 0,256±0,08

2011-2013 гг. 0,460±0,08 0,744±0,06 0,394±0,08

Критическое значение коэффициента корреляции при п=123 на 5% уровне

значимости равно г=0,185.

Таким образом, элементы, определяющие продуктивность образцов озимой тритикале, находились в довольно сложной корреляционной зависимости. Отбор необходимо вести в направлении высокой перезимовки (г=0,308-0,647). Продуктивность колоса, в свою очередь в сильной степени коррелировала с числом зёрен в колосе (г=0,771-0,809). Поэтому при селекции на высокую урожайность, важно отбирать растения с высокой озернённостью колоса, с учётом оптимальной массы 1000 зёрен (41 г).

3.8 Качество зерна озимой тритикале Изученный материал весьма разнообразен как по содержанию белка, так и по технологическим качествам зерна. Наибольший интерес представляют образцы, показатели которых больше трёхкратного стандартного отклонения (Х+Зс). Среди исследованных образцов выделены источники:

-с высокой натурной массой: Вокализ - 695,5 г/л, Зимогор - 692 г/'л, Каскад - 690,5 г/л, Воронеж - 685,5 г/л, Легион - 683 г/л.

-с высоким содержанием белка в зерне: УК 30/75 - 15,8%, №217 - 15,4%. Декад 90/94 - 15%, Докучаевский 8 - 14,8%, Декад 90/35 - 14,8%, Алтайская 3 -14,6%, Рондо - 14,5%, Полесский 10 - 14,4%, Декад 90/25 - 14,4%, Декад 90 -14,2%.

-с высоким содержанием лизина в белке: УК 30/75 - 574 мл/100гр, №217 -514,5 мл/100гр, Декад 90/25 - 494 мл/100гр.

-с высоким содержанием крахмала в зерне: Л-27 - 53,5%, Полесский 7 -53%, №217 - 52,5%, Вокализ - 51%, Л 24 - 51%, Зимогор - 50,5%, Сире 57 (st.) -50%, Легион - 50%, Рондо - 50%.

-с высоким содержанием Сахаров: УК 30/75 - 6,8%, №217 - 6,7%, Л 27 -6,2%, Сире 57 (st.) - 6%, Дубрава - 6%, Декад 90/25 - 5,9%, Союз - 5,9%. '

Эти образцы представляют высокую ценность, для эффективного использования зерна тритикале в производстве и для дальнейшего включения в селекционные программы по улучшению данных качеств.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОЛЛЕКЦИИ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА 4.1 Яровизация озимых сортов тритикале

Выделенные по результатам изучения образцы мировой коллекции ВНИИР и местные селекционные формы озимой гексаплоидной тритикале Сире 57 (Новосибирск), Зимогор (Ростов-на-Дону), Рашо (Польша) и ПРАГ 468/1 (Дагестан), а также октаплоидного амфиплоида 10 оЬ АД4679 (Москва) подвергли стратификации для увеличения их всхожести и заложили для прорастания. Проростки семян поместили в увлажнённые контейнеры, которые содержались при температуре таяния льда от 0 °С до +2 °С, для определения сроков искусственной яровизации.

Спустя 55, 65 и 75 суток после яровизации проростки высаживали в стаканчики с грунтом объемом 400 см 3 и выращивали в камере искусственного климата «Биотрон 4». Каждый вариант опыта включал по 10 проростков изучаемого образца, что было достаточно для статистической обработки данных при ограниченном объёме камеры искусственного климата. Выращивание проводилось в условиях 17-часового светового дня и температуры 22-24 °С.

Фазу выхода в трубку определяли прощупыванием первого узла при контрольном просмотре под микроскопом бугорков зачаточных колосьев молодых растений (рисунок 1).

органогенеза

Фаза начала колошения определялась при выходе первых верхних колосков колоса из влагалищного листа, так как у некоторых низкостебельных форм тритикале сибирской селекции (Сире 57 и Декад 90) колос зацветает и формирует семена, не выходя полностью из влагалищного листа.

В опытах в 2-х вариантах после 65 и 75 суток яровизации все растения перешли к генеративному развитию и дали потомство (кроме 10 оЬ АД4679 после 65 дней яровизации). Яровизация проростков в течение 55 суток оказалось для испытываемых образцов тритикале недостаточной, и лишь отдельные растения Ра\УО и ПРАГ 468/1 вышли в трубку спустя более двух месяцев вегетации, остальные же растения до окончания опыта оставались на 11-П1 этапе органогенеза.

Переход к генеративной фазе развития начинается с IV этапа органогенеза, когда закладываются и формируются колосковые бугорки и оси второго порядка. Этот этап органогенеза совпадает с фазой выхода в трубку. У растений начинает прощупываться узел первого междоузлия. Его безошибочно можно определить в конце IV - начале V этапа органогенеза.

Размеры ювенильного колоса на этом этапе у изученных нами форм тритикале были разными, варьируя по растениям от 2,3 до 2,8 мм, а число зачаточных колосковых бугорков изменялось от 12 до 26. Средние значения этих показателей по каждому сорту тритикале даны в таблице 10.

Таблица 10 - Длина ювенильного колоса и число колосковых бугорков _растений 5 форм тритикале на ГУ этапе органогенеза

Образец

Длина ювенильного колоса, мм

Число зачаточных колосковых бугорков, шт.

Сире 57 (Новосибирск)

2,67 ±0,18

22,6 ±4,1

Зимогор (Краснодар)

2,63 ±0,17

17,0 ±3,9

Рэууо (Польша)

2,55 ±0,13

15,6 ±3,0

ПРАГ 468/1 (Дагестан)

2,68 ±0,15

22,4 ± 3,3

10 оЬ АД4679 (Москва)

2,49 ±0,15

14,2 ± 1,8

Увеличение длительности яровизации на 10 дней привело к сокращению фаз выхода в трубку и выколашивания у изученных форм. Так, у растений сорта Зимогор выколашивание растений после 75 суток яровизации наступило на 14 дней раньше, чем при 65-дневной обработке низкими положительными температурами. У сорта Сире 57 эта разница составила 46 дней.

Октаплоидной форме тритикале из Московской области 10 оЬ АД4679, 65 суток яровизации проростков оказалось недостаточно. После 75 суточной яровизации растения переходили к генеративному развитию и выколашиванию неравномерно, что отразилось на большом разбросе данных и ошибке средней

Таким образом, для перехода растений изученных гексаплоидных форм озимой тритикале к генеративному развитию достаточно 65 суток яровизации проростков семян и молодых растений. Однако для гарантированного получения двух урожаев семян в год рекомендуется выдерживать проростки и молодые растения при низких положительных температурах не менее 75 суток. Увеличение срока яровизации растений до 75 суток у изученных форм тритикале привело к ускорению их развития на 14-46 суток.

4.2 Получение гетерогенного материала на основе гибридизации 4.2.1 Межсортовые скрещивания озимой тритикале Необходимость использования в гибридизации широкого набора источников хозяйственно-ценных признаков и свойств требует расширения генетического разнообразия исходного материала. Получение нового гибридного материала по 4 комбинациям с участием сортов-источников устойчивости к снежной плесени: Зимогор (Ростов-на-Дону), Праг 468/1 (Дагестан), Ра\уо (Польша).

Всего получено 317 семян Р(, которые вместе с родительскими формами искусственно яровизировались для получения следующей генерации (таблица 11).

Таблица 11 - Результаты гибридизации озимой тритикале 2010-2011гг.

в КУВР СибНИИРС

Гибридные комбинации Количество семян, шт. Завязываемость, %

Сире 57 х Зимогор 22 42,3

Сире 57 х Ра\уо 34 32,7

Сире 57 х Праг 468/1 42 43,4

Зимогор х Сире 57 25 24

Зимогор х Ра\уо 37 35,6

Зимогор х Праг 468/1 16 30,8

Ра\уо х Сире 57 16 15,4

Ра\то х Зимогор 59 37,8

Раио х Праг 468/1 22 42,3

Праг 468/1 х Сире 57 20 19,2

Праг 468/1 х Зимогор 15 28,8

Праг 468/1 х Ра\то 9* 17,3

Всего: 317 нет

Примечание: * - семена невсхожие

В межсортовых скрещиваниях по полной диаллельной схеме в некоторых

случаях наблюдался реципрокный эффект (таблица 12).

Таблица 12 — Завязываемость семян от прямых и обратных межсортовых

скрещиваний озимой тритикале в 2012 г.

Название гибрида Число Число зёрен. Завязываемость, % Хг = 3,84

цветков, шт. шт.

Сире 57 X Союз 56 15 26.8 0

Союз X Сире 57 60 16 26,7

Сире 57 X Вокализ 144 13 9.03 25,2

Вокализ X Сире 57 144 61 42,4

Сире 57 X Алтайская 3 142 13 9,15 6,81

Алтайская 3 X Сире 57 58 15 25,9

Союз X Вокализ 76 23 30,26 0,57

Вокализ X Союз 56 22 39,28

Союз X Алтайская 3 64 25 39,06 0,08

Алтайская 3 X Союз 76 27 35,5

Вокализ X Алтайская 3 204 85 41,7 0,06

Алтайская 3 X Вокализ 74 29 39,2

Всего: 1154 344 .29,8

В двух комбинациях из трёх, когда Сире 57 был материнской формой, завязываемость семян была низкой. Это можно объяснить несовпадением фаз цветения у родительских растений. Сорт Сире 57 имеет самый длительный период вегетации.

4.2.2 Разновалентные скрещивания

В 2012 г. в открытом грунте выращивали гибриды F]-F3 разновалентных скрещиваний тритикале и пшеницы, F] - F4 межсортойых скрещиваний тритикале.

В третьем поколении гибридов от скрещивания яровой октаплоидной тритикале (пшеница Triple Dirk Vrnl х рожь Короткостебельная 69) с яровым мутантом гексаплоидной тритикале Сире 57/2/4 наблюдалось расщепление по морфологическим признакам растения. Отобраны растения с лучшей

продуктивностью зерна, более коротким периодом вегетации и короткой соломиной (45-60 см). Предполагается, что в потомстве некоторых растений произошли замещения или транслокации хромосом гаплоидного в F] генома D.

В третьем поколении гибридов от сложных скрещиваний озимой пшеницы Филатовка * яровой мутант ржи Короткостебельная 69) с гексаплоидной тритикале Сире 57 тоже наблюдалось расщепление по морфологическим признакам растения. Отобраны растения с лучшей продуктивностью зерна, более коротким периодом вегетации и короткой соломиной (45-60 см). Предполагается, что в потомстве некоторых растений произошли замещения или транслокации хромосом гаплоидного в F, генома D.

Во втором поколении гибридов от скрещиваний тритикале с мягкой пшеницей и беккроссом с тритикале (Maja х (F, Maja х Ирень), Сире 57 х (F) Скорый х Тулун 15) или пшеницей (Ирень (F, Ас Certo х Ирень) наблюдалось расщепление по морфологическим признакам растения и по озернённости. Почти все растения этих комбинаций скрещивания оказались стерильными. Предполагается, что в потомстве некоторых растений от возвратных скрещиваний с 6х тритикале произошли замещения или транслокации хромосом гаплоидного в Fi генома D, а от возвратных скрещиваний с пшеницей - генома R.

Получены семена F, от прямых и обратных скрещиваний тритикале с пшеницей. Из-за сильной воздушной засухи, повлиявшей на жизнеспособность пыльцы, завязываемость семян была низкой (таблица 13).

Таблица 13 - Завязываемость семян от прямых и обратных скрещиваний

озимой тритикале с озимой пшеницей в 2012 г.

Наименование комбинации Число цветков, шт. Число зёрен, шт. Завязываемо сть, % X¿ ~ 3,84

Сире 57 X Новосиб. 40(тр. х mn.) 80 8 10 3,70

Новосиб. 40 X Сире 57 (пш. х тр.) 96 22 22,9

Сире 57 X Филатовка (тр. х пш.) 144 7 4,8 11,2

Филатовка X Сире 57 (пш. х тр.) 80 17 21,3

117 X Новосиб. 40 (тр. х пш.) 68 16 23,5 0,67

Новосиб. 40 X 117 (пш. х тр.) 96 30 31,3

Алтайская 3 X Новосиб.9/43 (тр. х пш.) 56 8 14,3 4,03

Новосиб.9/43 X Алтайская 3 (пш. х тр.) 60 21 35

Всего тритикале х пшеница 348 39 11,2 19,06

Всего пшеница * тритикале 332 90 27,1

Всего: 680 129 19 нет

4.3 Дифференциация коллекционных образцов на морфотипы

Некоторые образцы зерновых культур, поступающие из ВНИИР и селекционных учреждений, являются гетерогенными популяциями по морфотипу растений. В таком случае каждому морфотипу присваивается свой номер каталога коллекции исходного материала, с сохранением номера каталога ВНИИР и оригинального названия.

Критерием определения стабильности коллекционного образца на данном этапе изучения проблемы следует считать долю типичных растений, соответствующих параметрической модели исходного образца (на основании оценочных данных и исходных фотографий колосьев и растения из фотобазы данных), определяемую в каждом поколении репродукции.

4.4 Определение оптимальных параметров модели сорта озимой тритикале для условий лесостепной зоны Приобья При разработке модели сорта озимой тритикале для условий Западной Сибири руководствовались данными максимальной урожайности озимой тритикале, лимитирующими факторами среды и направлениями селекции. При определении основных параметров модели сорта также учитывались назначение сорта и возможное использование зерна. Так, для сортов тритикале зернофуражного использования выдвигаются следующие требования: повышенное содержание белка в зерне, сбалансированность его незаменимыми аминокислотами, высокие кормовые и питательные качества

На основе изученного нами коллекционного и селекционного материала озимой тритикале, при оптимальных условиях внешней среды, учитывая максимальное проявление хозяйственно ценных признаков и свойств, нами предложена модель сорта озимой тритикале для условий лесостепной зоны Западной Сибири. Наиболее главными параметрами являются: длина вегетационного периода 307-309 суток, перезимовка не менее 91 %, потенциальная урожайность 7 т/га и более, масса 1000 зёрен 41-42 грамма, содержание белка в зерне не менее 15,5% и лизина 570 мг/л и выше.

Разработанные параметры модели сорта озимой тритикале для условий лесостепной зоны Западной Сибири в качестве эталона в перспективе облегчат дальнейшую работу по созданию сортов.

ВЫВОДЫ

Проведены исследования за период 2010-2013 гг. по изучению коллекционного и селекционного материала озимой тритикале в рамках тематического плана Сибирского НИИ растениеводства и селекции Россельхозакадемии. Решены поставленные задачи исследований. Получены результаты, представляющие большую теоретическую и практическую ценность и сделаны следующие выводы:

1)в результате изучения образцов из мировой коллекции ВНИИР и селекционных форм озимых тритикале, выделены источники ценных признаков и свойств, которые использованы в селекционных программах: по скороспелости (307 суток) - Каприз (Ростов-на-Дону), по зимостойкости (98,1 %) - Декад 90 (Новосибирск), по урожайности (878,9 г/м2) - Легион (Ростов-на-Дону), по массе 1000 зёрен (53,1 г.) - Л29 (Дагестан), по числу зёрен с колоса (73,3 шт.) - Каскад (Ростов-на-Дону).

2) сформирована коллекция исходного материала адаптированных к условиям лесостепной зоны Приобья озимых форм тритикале, который включает 120 образцов.

3)на основе изучения коллекции исходного материала определены оптимальные параметры модели сорта озимой тритикале для условий

лесостепной зоны Приобья, включающие при оптимальных условиях выращивания максимальное проявление хозяйственно ценных признаков и свойств. Наиболее главные среди которых: длина вегетационного периода 307 -309 суток, перезимовка не менее 91 %, потенциальная урожайность 7 т/га и более, масса 1000 зёрен 41-42 грамма, содержание белка в зерне не менее 15,5% и лизина 570 мг/л и выше.

4) для перехода растений изученных гексаплоидных форм озимой тритикале к генеративному развитию достаточно 65 суток яровизации проростков семян и молодых растений. Для гарантированного получения в камерах ускоренного выращивания растений двух урожаев семян в год, рекомендуется выдерживать проростки и молодые растения при низких положительных температурах не менее 75 суток. Увеличение срока яровизации растений до 75 суток у изученных форм тритикале привело к ускорению их развития на 14-46 суток.

5) получены гибриды от межсортовых (24 комбинации) и разновалентных (8 комбинаций) скрещиваний на основе выделенных их коллекции по хозяйственно-ценным признакам образцов озимой тритикале.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Для дальнейшей селекционной работы предлагается использовать выделенные из мировой коллекции ВНИИР им. Н.И. Вавилова источники ценных признаков и свойств, а так же гибриды, полученные на основе одновалентных и разновалентных скрещиваний. Результаты опыта с яровизацией озимых форм тритикале рекомендуется учитывать при подборе родительских пар для скрещиваний. Определённые оптимальные параметры модели сорта озимой тритикале являются ориентиром при создании сортов. Паспортные данные коллекции исходного материала озимой тритикале, имеющиеся в ГНУ СибНИИРС Россельхозакадемии доступны селекционерам для работы с данной культурой.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Мединский A.B., Стёпочкин Г1.И. Яровизация озимых сортов тритикале // Вестн. НГАУ. - 2013. -№ 4 (29) - С. 27-30. (50%)

2. Мединский A.B., Стёпочкин П.И. Изучение озимых тритикале в Сибирском научно-исследовательском институте растениеводства и селекции // Сиб. вестн. с.-х. науки. -2014. -№ 1. - С. 32-36. (50%)

3. Мединский A.B. Результаты изучения элементов продуктивности озимой тритикале // Сиб. вестн. с.-х. науки. - 2014. - № 4. - С. 49-53. (100%)

В других изданиях

4. Стёпочкин П.И., Мединский A.B., Коломеец Е.В., Гребенникова И.Г. Получение межсортовых гибридов тритикале для создания селекционного материала и расширения биоразнообразия // Современные проблемы селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур : материалы междунар. науч,-практ. конф., 18-20 июля 2011 г. - Новосибирск, 2012.-С. 181-187. (25%)

5. Мединский A.B., Стёпочкин П.И. Создание и изучение генофонда озимых тритикале в СибНИИРС // Современное состояние и приоритетные направления развития генетики, эпигенетики, селекции и семеноводства

сельскохозяйственных культур: докл. и сообщ. XI Междунар. генетико-селекц. шк.-семинара, 9-13 апр. 2012 г. - Новосибирск, 2013. - С. 144-150. (50%)

6. Стёпочкин П.И., Мединский A.B., Гребенникова И.Г. Интегральная ценность коллекционных образцов тритикале // Современное состояние и приоритетные направления развития генетики, эпигенетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур: докл. и сообщ. XI Междунар. генетико-селекц. шк.-семинара, 9-13 апр. 2012 г. — Новосибирск, 2013. — С. 251257. (33%)

7. Стёпочкин П.И., Мединский A.B., Пономаренко В.И., Гребенникова И.Г. Использование селекционных форм пшенично-ржаных амфиплоидов для увеличения биоразнообразия и создания сортов пшеницы и тритикале // Генофонд и селекция растений: докл. и сообщ. I Междунар. науч.-практ. конф., 8-12 апр. 2013 г. - Новосибирск, 2013. - Т. 1: Полевые культуры. - С. 456-463. (25%)

Подписано в печать 22.01.2015 г. Формат 60x84 7|6. _Объем 1 п. л. Заказ № 4. Тираж 100 экз.

Отпечатано в ГНУ СибНСХБ Россельхозакадемии 630501, Новосибирская обл., пос. Краснообск