Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Генетико-селекционное изучение озимой тетраплоидной ржи в условиях южной лесостепи Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Генетико-селекционное изучение озимой тетраплоидной ржи в условиях южной лесостепи Западной Сибири"

На правах рукописи

ТВ од

НЕЙМАН

I I СЕН 1Ь9Ь

Ирина Дмитриевна

ГЕНЕТИКО-СЕЛЕКЦИОННОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОЗИМОЙ ТЕТРАПЛОИДНОЙ РЖИ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.05 — «Селекция и семеноводство»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

ОМСК 1998

Работа выполнена в Сибирском научно-исследовательском институте сельского хозяйства.

Научный руководитель: доктор с.-х. наук, профессор Рутц Р.И.

Официальные оппоненты: доктор с.-х. наук, с.н.с. Ильин B.C..

кандидат с.-х. наук Тринутин В.М.

Ведущая организация: Сибирский научно-исследовательский институт

растениеводства и селекции.

Защита диссертации состоится 15 октября 1998 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 120.19.01 в Омском государственном аграрном университете.

Адрес: 644008, г. Омск, Институтская площадь. 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского ГЛУ.

Автореферат разослан 1 сентября 1998 г.

Ученый секретарь . ^ t Л

диссертационного совета Jv 11ьянов B.l 1.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Озимая роясь, находясь в одной экологической зоне с яровой пшеницей, превосходит еб по времени и интенсивности использования ресурсов среды для формирования урожая. Биологические особенности этой культуры (более высокая зимостойкость по сравнению с озимой пшеницей, нетребовательность к почвенному плодородию) позволяют выращивать ее в различных зонах Западной Сибири. В совокупном обьбме посевов озимой ржи всё больше возрастает удельный вес тстрапло-идиых сортов. Высокая хозяйственная ценность такой культуры особенно я'-ко проквлгстся па »мсокоу гг-куЬсне при своевременной и качественней с эраСопг почвы ¡1 впесени:: у юбргнпП.

Повышет.е уровня черпопо: о производств:; возможно лшш. лгрн ш-. лчп!' сортон некого тага, обладающих не тол! ко высоким потенциалом продул и и.чос ги, н« 1! усюЛч!ч.ол:>;о полеганию, неблагоприятным по-годлп?« ус.к'. ням (кзрочосюйкость, раде случаев засухоустойчивость, устойч^вог.'т. к прорссгзиию ял корью), сснопнылл грмбчым болжипм, <. тзоильностью ур05:ая. Во всем мпре ржаной хлеб пользуется большим спросом Ценовая полчгика России пока кз способствует расширению по-сооч км'оЯ ржи, хоюрич имеет большое значс.тв для уясличепил зало-зихсбгров ? 'рна. По мере углубления рипот.-:.!1: опгсшенпй, зочроэдешм тисюмгг'й переработан ргт в спирта юЛ, комбикормовой н пищевой проммшлйнноеIи ;.:р">с ид пезые, иксотсугсжайные сорта этой цулыуры л олиг .'лРг^'а голы 'чзчгпелЫ'О пот ¡снтс.я.

У-пггывая огге.мнос значение озимого к-кит для сел^асехатяйстген-п:го произвол:^!па '3,лгздноГ; Сибири, а так;:се недостаточное количество тсс]>«тачег1а;х и экснерлмснгальных исследования в условиях данного ре-пгона, п Спбпрсхэм научно-ксследоватсльсго.м институте сельского хозяйства после более 50-летнего перерыва была ьозобнозлеиа селвкшш озимо" ржи » разработана новая программа по созданию сортов, отвечающих трз-боганг.ям современного ведения сельского хозяйства.

Тема диссертационной работы является составной частью научных исследований, проводимых лабораторией селекции озимых культур Сиб-НИИСХ в соответствии с .заданием Россельхозак.щемии 02.01,02«Изучить генетико-селекцнонные основы сочетания мутационной и комбинационной изменчивое си черновых культур с целью создания сортов для условий Сибири с высокой урожайностью, зимостойкостью, отличающихся устойчивостью к полеганию и бодезнчм. Армирующих высоко« качество зер-

на ».

Цель н задачи исследования. Применительно к условиям Западной Сибири разработать 1снетико-селекиионные аспекты создания новых сортов озимой тетраплоидной ржи, отвечающих требованиям сельскохозяйственного производства. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1.Провести оценку сортов озимой тетраплоидной ржи по комбинационной способности в топкроссных скрещиваниях, выделить доноры и лучшие комбинации для практической селекции.

2. Выявить характер наследования и изменчивости основных селектируемых признаков у гибридов озимой тетраплоидной ржи для разработки стратегии и тактики селекционной работы.

3.Определить характер сопряженных связей между основными признаками продуктивности для проведения эффективных отборов при формировании новых сортов.

4.Дать селекционную оценку гибридам озимой тетраплоидной ржи.

5.Создан, новый исходный материал для селекции.

Научная новизна результатов. Впервые в регионе Западной Сибири дана оценка сортов озимой тетраплоидной ржи в топкроссных скрещиваниях по комбинационной способности важнейших хозяйственно-ценных признаков. Определен вклад генетических систем в изменчивость продуктивности растений и элементов ей структуры. Изучен характер наследования, изменчивости и сопряженных взаимосвязей основных количественных признаков и определены направления отбора в гетерогенных популяциях при формировании новых сортов.

Практическая значимость работы. Выявлены генетические источники основных селекционно-ценных признаков и свойств. Получены данные о характере изменчивости, взаимозависимости и наследования признаков, имеющие значение для обоснования отбора в гетерогенных популяциях, создан ценный исходный материал для селекции.

Реализация результатов исследований. В результате оценки исходного материала озимой ржи по комбинационной способности выделены сорта Верасень и Популяция 1, которые используются в качестве доноров по ряду хозяйственно-ценных признаков в лаборатории селекции озимых культур СибНИИСХ. Выделен перспективный образец из гибридной популяции (Популяция 1 х Тетра короткая), который проходит изучение в питомнике конкурсного испытания с 1997 года и готовится для передачи в

геи.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на 1-й

конференции профессорско - преподавательского состава и аспирантов ОмГАУ (февраль 1995, Омск ), на заседаниях научно - технического совета Западно-Сибирского сслекцептра (1991... 1995 гг.).

Публикации. По данным диссертации опубликовано три статьи и три находятся в печати.

Объем н структура диссертации. Диссертация изложена на 205 страницах печатного текста. Состоит из введения, 5 глав, выводов и практических рекомендаций производству. Содержит 72 таблицы, 8 рисунков, 47 приложений. Список использованной литературы включает 169 литературных источников, в том числе 21 на иностранных языках.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ 11 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальная работа прсаедека в 1988... 1996 гг. в Сибирском наупно-нсследоиательском институте сельского хозяйства. Метеорологические условия в годы проведения опытов были достаточно разнообразными, что позволило объективно оценить изучаемый гибридный материал. Вигоггг он('.:июг'о покрова и зимние месяцы была выше среднешгагслет-/кй, iг.ра ни г.-'убмня узла кущешы критическлх пределов для ози-ио/S ржи не ДОС! иг па. Неблагоприятной для развития озимой ржи оказалась весна 1939 года - гят^атал и холодная, с частым возвратом снега. Особенностью 19S3 и 1939 гг. была жесткая засуха в летние месяцы. Засушливым был год 1991, нормальным, близким к среднемноголетним пг^кп.тге.-ли по плргообеспзчгшао -1996, избыточно влажными - 1990 и 1992 годы опытов.

Материалом д:а исследования служили высокоурожайные, зимостойки« сорта и популяции озимой тстраплолдной ржи с различной генетической основой л разных экологических групп. При создании гибридов п качестве материнских форм использовались сорта тетраплоидной р::сн: Белта, Пуховчанка. Журавишса, Крыжачок, Верасень, Свеча, Шатиловская, Популяция 1. Отцовскими компонентами являлись: Тетра короткая, 'Гетра г.чбрид, Популяция 2. В 1987 и 1938 гг. по 24 изучаемым комбинациям по-, лучего 17246 гибридных зерен. Гибридизацию проводили общепринятыми методами а поле, Кастрацию материнских растеши! осуществляли без удаления пыльников, опыление - групповым твел- методом. Посев гибридов Fi проводился з третьей декаде августа ручной сажалкой конструкции ОКБ СибНИИСХ. Повторность - трехкратная, площадь питаиия 10x15 см, глубина заделки семян - 4 см. Индивидуально проанализировано в сред-

нем 46 рас гений по каждой гибридной комбинации. Оценку зимостойкости проводили « полевыч условиях. Математическую обработку экспериментальных данных выполняли на IBM Минск 32, а также в ВЦ СибНИИСХ. Основные показатели вариационного ряда х. S 5 , Су. дисперсионный анализ рассчитаны по Г> Л. Доспехову U977), ¡»счет комбинационной способности осуществлен но В.К. Савченко (1973) и Р.И. Рушу (1977). Коэффициент наследования рассчитай по Beil and Atkins (1965). Содержание белка у гибридов и сорюв определяли в лаборатории качества зерна СибНИИРСа, анализ зерна селекционных линий п лаборатории качества зерна СибНИИСХ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ i. Комбинационная способность сортов по основным хозяйственно-ценным признакам

Зимостойкость растений. В Западной Сибири одним из лимитирующих признаков озимой тетраплоидной ржи является зимостойкость растений, которая зависит от наследственных свойств генотипов и внешних факторов среды. В наших опытах достаточно высокую зимостойкость среди набора материнских сорюв имели Шатиловская тстра и Свеча, у которых перезимовка растений в среднем за годы изучения составила соответственно 83,3 и 80,4%, среди сортов - тестеров - Тсгра гибрид (85,6%). Высокая комбинационная способность отмечена у сортов Верасень (q , = = +7,7 %), Шагилсшская (q ¡ = +5,4%), Свеча (с} ¡ = +2,9%). 1'ибриды с их участием имели наиболее высокую устойчивость к неблагоприятным условиям зимы, перезимовка у них составила 79,2...84,0%. В детерминацию данного признака наибольший вклад вносят аддитивные эффекты генов материнских (57,5%) и отцовских (32,8%) сортов. Влияние других генетических систем составляет 9,7% (таблица 1).

Высота растений. Расширение посевов озимой ржи в значительной степени сдерживается из-за их недостаточной устойчивости к полеганию. Существующие сорта в большинстве случаев являются высокорослыми, что приводит к сильному полеганию в благоприятные годы. Высота растений не является элементом продуктивности, но во многом определяет ее. Анализ данных по высоте растений у сортов и гибридов показал, что наиболее низкорослыми среди родительских форм являются Пуховпанка (68,2 см), Крыжачок (63,6 см). Отмечено снижение высоты растений у гибридов F] с участием сортов Белта, Журавннка, Свеча по сравнению с

исходными формами. Высокой комбинационной способностью по хороткостебелыюсш обладас! сорт Пуховчанка (4"- 6,1см). В проявление данного при знака наибольший вклад вносят аддитивные эффекты генов материнских сортов (59,4%). Аддитивное влияние генов отцовских сортоп составляет 20,0"о, других генетических систем - 20,6% (таблица 1). ВсЗ » совокупности позволит вести селекцию на оптимальную высоту растений (90 - 110 см).

Таблица 1 - Вклад различных генов в изменчивость признаков гибридов тсграшюидной ржи

(В среднем за 1988-1990 гг.) ____ В процентах

Признак ОКС 1 ОКС ) С КС ока + оке]

Зимостойкос1ь растений 57,5 1 32,8 9,7 90,3

Высота растений 59,4 20,0 20,6 п 79,4

Продуктивная кустистое 1ь 23,2 59,5 17,3 ' 82,7

Количество колосков в колосе 52,8 21,6 25,6 74,4

Число зерен в колосе 60,5 27,1 12,4 87,6

Фертнльность колоса 58,7 22,7 18,6 81,4

Масса 1000 зерен 36,6 46,8 16,6~1 Г 83,4

Масса зерна с колоса 41,6 28,0 30,4 69,6

Продуктивность растения 44,4 42.6 13.0 87,0

Продуктмвная кустистость. Озимая рожь отличается достаточно высокой продуктивной кустистостью, чго в значительной степени определяет продуктишюсть растении. Наибольшая продуктивная кустистость при площади питания 10x15 см отмечена у сорюв - тестеров Тетра коротка.'! (13,5 шт.), Популяция 2 (12,0 шт.), среди материнских форм выделилась Популяция 1 - 9,9 продуктивных стеблей. В среднем за годы опытов практически все гибриды превзошли материнские формы по данному показателю. При сравнении их с сортами - тестерами выявлено, что отцовские формы либо более кустистые, либо находятся на уровне с ними. Высокой комбинационной способностью обладает сорт Тетра короткая , (4 ~ + 0,78 шт.). В детерминацию признака наибольший вклад вносят аддитивные эффекты генов отцовских сортов (59,5%). Вклад материнских генотипов составляет 23,2% ( таблица 1), других генетических систем -17,3%. Продуктивная кустистость при норме высева 5 млн всхожих зерен на га составляет 4-5 продуктивных стеблей на растение. Показано, что при

селекци одним из компонентов скрещиваний должен быть сорт сибирского ЭК01ШЮ, хорошо адашированный к местным специфическим условиям.

Комиссию колоскоп и колосс. Блаюприяшые условия при осеннем кущении в значительной степени предопределяют размер и количество колосков в колосе, которые являются своеобразными маркерными признаками при отборе. Наибольшее количество колосков в колосе отмечено у сортов Популяция 1 и 'Гетра гибрид, гибриды с их участием по данному показателю находились на одном уровне с родительскими сортами. Гибриды с участием сортов Белта, Пуховчапка, Журашшка и Свеч,; достоверно превышали исходные формы. Высокая комбинационная способность отмечена у сорта Популяция 1. На детерминацию признака наибольшее влияние оказывают аддитивные эффекты генов материнских сортов (52,8%). Влияние генотипа отцовских форм составляет 21,0%, других генетических систем - 25,6% (таблица 1).

Число зерен и полосе. Дадшый «оказанель находится в тесной захшсимосш от количества колосков в колосе и условий в период опылении и завязываемоеп; зерен. Среди родительских форм выделились сорта 'Гетра гибрид и Популяция I, озерненность колоса у них соответетпенно составляет 31,5 н 37,1 шг. Высокую комбинационную способность по данному признаку проявили сорта Свеча, Популяций 1 п Верасеиь (Sj=l,13...1,56). Изменчивость числа зерен в колосс определяется аддитивным действием генов материнских (60,5%) и отцовских (27,1%) компонентов, а также других генетических спаем (12,4%). Оптимальной озернешюстыо колоса у озимой тетраплоидной ржи является 35 -45 зорей б колосе, что не приводит к снижению массы 1000 зерен.

Фертильность колоса. В селекции озимой теграшюидной ржп важное значение имеет фертильность колоса (соотношение между числом зерен и количеством колосков в колосс, выраженное в процентах). Сред',: исходных форм наибольшее значение данного признака отмечено у сортов Популяция 1 (59,2%) и Белта (50,9%). Максимальная фертильность колоса наблюдалась у гибридов с участием сортов Свеча, Верасснь и Журавинка. Высокой комбинационной способностью по данному признаку выделился сорт Свеча (q¡=2,23%). Вклад генетической системы ма!еринских форм в детерминацию фсртильности колоса составляет 58,7, отцовских форм -22,7, других генетических систем - 18,6%. Анализ лксисримснтальных данных свидетельствует о возможности значшелыюго увеличения фсртильности колоса.

Масса 1000 зерен. Установлено, что у тегршпонлмой ржи

сптнмальнал масса 1000 зерен находится в пределах 35-40 г. Среди сортов лучшими по данному показателю были Белта (40,5 г), Верасень (39,7 г), Популяция 1 (39,5 г). Гибриды с их участием не проявили гетсрозиснсго эффекта. Высокой комбинационной способностью по массе 1000 зерен характеризуются сорта Популяция 1 ((1=1,81 г) и Верасень (qr 1.53г), среди тестеров - Тстра гибрид. Изменчивость массы 1000 зерен определяется аддитивным действие?-? генов материнских (36,6%). отцовских форм (46,814) и других генетических систем - 16,6%. Селекция на оптимальную массу 1000 зерен по нашим данным не является трудно разрешимой. Прогресс достигается на рашшх этапах селекции.

Мзсса Г'?ртг" с здлясп. Данный признак является одним :п сс!гогн:>гх щл езлехпяш ял гысокуго продуктивность. В ептлтгх гыделилисъ: Популяция 1 (1,42г) и Тетра гнбрнд (1,22г). Среди гмер'-ъдных комбинаций пэкяаяьшз продуктивность уолсса отмечена у •.ч:ог!!Л«з с утлым сорго» Популяция 1 н Верасень. Зги сорта П'салл гьтссчо комбинационную ciic.ccбность. На проявление данного пршкиа г.апёоямне« влияние оказывают азднтазные зффгкты пгиоз материи«:::?: ••союз (41,6%). В'У>д отцовских компонентов составляет 2?»,О, других г 'f;yT::''í;e'cn;: систем - 30,4%.

уОТЯ5'о::;ггпо. что сутцествугг:1П!': сорта ........ '.>.•;• . ч-т з; т-зггптч-с^тг ■ r:c;~rr:;":?..-r- \

:■■ ; : . ,,; -. . .«.; ¡ (¡ QJ7 г) Г! Г,';:ул щи;- 2

, : : '. :. • ' "ггчм;, ¡:;г ■•гл.:с\

■ . ' ;.•■ = -mi:., i (•;- v-r) п T!~-r-ziv- {р- С, Г» Ir),

■ i2 '!.=.j:4j. 13 ~ чш^дгчо ;;:уп:С!'0

_ •■нос::т ;;;тд1пг::чн.;с iMhjicrau reren матерннст'.ггх

('.:..•;-.) н огщппскш: <42,6%) сортов. Зтсяд кругах гспепетсскях систем ■естачллет всего 13.0%. Лнадиз рсзу;,*:>татсл исследований, приведенных в г: блшг« 2, c;¡;i/:cn:.::!>crcyc'(, что н«<{юрмзция по общей (Xij, q ij) и спецг;-фпч-х-'ой комбинационно!) способности (o2s¡j ), а тс юта показатели зы-г"г:се<ш^сти продуктивности родительских форм и гсбрвдоз (X pi,2, X ц -М p¡ 2 ) является основой при формировании новых сортов озимой тетрзп-лондной p'sai и при определении стратегии и тзэти'с.! ведения селекционной работ!,!.

Таблица 2 - Комбинационная способность сорюи о шмон ржи по продуктивности растения

(В среднем ча I988-1990 п .)

В

Сорт и Чц X и ~ ? Р1.2

Белта 8,07 -0,89 0,35 6,07 ■ 2,01

Пухов чанка 8,06~ -0,91 0,27 4.55 3,51

Журавинка 8,49 -0,48 1,09 5,42 3,07

Крыжачок 8,56 -0,40 0,28 5,62 2,94

Верасень 9,77 0,81 0,55 7,2(> 2,48

Свеча 8,54 -0,43 0,40 5,М 2,90

Шатилоиская 9,13 0,16 0,09 6.85 2 27

Популяция 1 11,11 2,14 1.50 10.27 0.84

Тстра короткая 8,74 -0,22 0,41 9.57 -0,82

Тстра гибрид 8,64 -0,33 0,37 8.55 0,09

Популяция 2 9,52 0,55 0.53 9.77 -0.2г>

Хо 8,97 1 I

Примечание: НСР05 станд.оишбка ц , 0,67, ) 0,36

Содержание белка п зерне. Важное месю в селекции озимой ржи занимает проблема качества черна. Установлено, чго исходные сорта и гибриды в основном формируют высокое содержание белка п зерне (свыше 14% ).Так сорта Келта, Популяция 1 и Тстра гибрид имели содержание белка в зерне в пределах ог 15,2 до 15,9%. Гсчерошспый эффект отмечен у гибридов с участием сортов Верасень и Свеча. По комбинационной способности выделились Бел! а (5 , ~0,70%) и Тетра корожая (ц , -- 0,41%). Оценка сортов и гибридов по содержанию белка в зерне дает основание полагать, что в специфических условиях региона возможна селекция на повышение качества зерна.

Обобщая результаты исследований по оценке общей и специфической комбинационной способности сортов на основе изучения гибридов можно рекомендовать отдельные исходные формы в качестве доноров по тем или иным хозяйственно-пенным признака« (таблица 3). По комплексу признаков выделились сорта Популяция 1 и Верасень. которые применяются в качестве допоров в селекционном процессе лабораюрии селекции озимых кулыур СибПИИСХ.

Таблица 3 - Сорта - доноры озимой ржи

по хозяйственно-ценным признакам

Сор! 3 н пк рж 43 ф м 1000 зерен 11пс м'з 1>слок

Бслта x

Пуховчапка x

Журавинка

Крыжачок

Верасень x x x x

Свеча x

Шатилопская

Популяция 1 x x x x 1 x x

Тетра короткая x x

'Гетра гибрид

Популяция 2 х x

Примечание' 3 « зичосто^иостс.. Н - м:сотз растений, ПК - продуктивная кустистость, ЮС -клнчество холосков н колосе, 43 - число зерен в колосе, Ф - Лурщлыюстъ колоса, 1000 зерен ~ масса 1000 зерен, Г1ГК - млеса зерн:» с колоса, МЗ - продукт!шность растения, Белок-солержпште белка п лерне

2. Наследование и изменчивость основных хозяйственно-ценных.

признаков в гибридных популяциях озимой тетраплоидной ржи

В процессе работы с гибридными популяциями необходимо знать, как в поколениях гибридов наследуются хозяйственно-ценные признаки. Наследование важнейших хозяйственных признаков гибридами тетраплоидной ржи имеет все типы проявления - от промежуточного, частичного и сверхдоминирования в сторону меньшей выраженности до сверхдоминирования в сторону большей выраженности признаков ( таблица 4).

Анализ характера наследования зимостойкости у гибридов 1;1 выявил преобладание доминирования в сторону менее выносливых к условиям перезимовки материнских форм ( 56,9% гибридных комбинаций).

Высота растений - один из важных морфолог ических признаков при проведении отборов элитных растений, поэтому знание закономерностей наследования этого признака может способствовать эффективности отбора. Для высоты растения характерно преобладание всех типов доминирования с уклонением в сторону низкорослого родителя. В наследовании продуктивной кустистости характерно преобладание доминирования в

сторону большей выраженности признака (61,1% гибридов).

Таблица 4 - Тин наследования признаков гибридами тетраплоиднои ржи (В среднем за 1988-1990 гг.)

_В процентах

Признак -ЧД.....-СД Ьр=0 +ЧД....+СД

Зимостойкость растений 56,9 0,0 43,1

Высота растений 63,9 0,0 36.1

Продуктивная кустистость 37,5 1,4 61,1

Количество колосков п колосс 26,4 5,6 68,0

Число зспеив колосс 30,6 1,3 63,3

Фсртильность колоса 66.1 5,6 53.3

Масса 1000 зерзн :¡3,4 2,8 63,8

Масса зерна с колоса 27,3 Г <2 68,0

Продуктивность растения _305_. 68.1

Содержание белка п зерне 43.5 . 56.5

Прзкжчшкс: иД -частично* СД - сщх/шшпцюкьаи,

Г.яз-и «f» ¡i «-» указишюг ш уклшкушс гпбрвдоз в стореьу ро&ттз с бои-ивы или

;. абсдокиичм шрж^сшин iipiMiva

V;¡:-i колкие-;' " a ;:ого;,;оз .; (Ггугеио

;о t cío;:.-)-;/ ; (í:.-,(.. .;,.':■: ..,.";'¡v;;'.c.'

iü.¡:cc:: ';i¡¡ío;. ;to.\:!i.\:;r.i:iiaJiL'¡ í- cíc;'í"¡;. ooj^M-^i; '.'■. .л.-^Cj.í...-.í'i (5Ё,3...;53Д;% шбрндок). Про; ;е;;г>точ:иа ;¡."r.j., го^д;:.'; от;.;'.'.ч;:цо 1,3...5,6% гаЗппдиы}; кпкбштиИ. Ласвсдоволиа ласой ?.с;:аа с ьо.посй к поодухгьвносш растения гибридами озимой тстраилондкои р'/си идет 5. си.'овлом в сторону увел.'racima признака с проявлением ьсех ti;no:s домишфоюагш (63,0%). Содержание белка и зерна пг.злсдустся ко -ппу доминировал:«» в сторону лучисто по этому признаку родители (¿6,5% гийрид!алх комбинаций).

.' Дополнительным средством по увеличению эффективности отбора в гибридных популяциях является знание закономерностей изменчивости продуктшшосш растений и элементов сб структуры. Сравнение внутри - и межпопул&щюнных коэффициентов изменчивости у сортов и гибридов позволило определить, какие признаки у тетраплоиднои ржи являются более стабильными, а какие относятся к категории сильно варьирующих что

необходимо селекционерам для направленного проведения отбора в популяциях этой культуры (таблица 5).

Таблица 5- Изменчивость основных хозяйственно-ценных признаков

(В среднем за 1988-1990 гг.) _В процент"."

Признан Р р, ,

Су 1ЙЯ --V 1 £«»

Впсота растений 16,76 10,10- -32,00 16,85 | 12,40-21,50

Продуктивная кустистость 47,74 18,60- 63,90 47,50 39,49+63,77

Кояич с глтч > голо с ::с г. 13,63 6,70 20,60 12,50 9,02-15,92

Число зерен в колоса 32,25 13,30:65,50 23,23 21,05-34,60

Фертильность колоса 28,73 14,80-54,70 25.84 16,99-33,40

Масса 1000 зерен 28.34 9,405-54,30 24,09 15,90+34,30

Масса зерна с колоса 43,76 24,80-52,80 33,56 31,16-44,70

Продуктивность растения 71,27 50,50^3,10 66,39 51,44+80,67

Установлено, что у соргов озимой тетрашкждной рзхн, а тагкее у гибридов Р] проявляется средняя изменчивость по высоте растеши! (коэффициент пзрнашт составил 10,1...32,0%) н количеству колоско?. з колосс (6,7...20,6%), значительная - по озсрпеннсстн колоса (18,3...65,5%), фертнльностн (14,8...54,7%), массе зерпа с колоса (24,8...52.£%) н продуктивности растения (50,5...98,1%).

Данная информация по наследованию и изменчивости основных хозяйственно-ценных признаке,:! является ослозноЙ при создании высокоурожайных сортоз, отличающихся высокой устойчивостью :: полеганию и формирующих высококачественное зерно.

3. Взаимосвязи хозяйственно-ценных признаков и их использование в селекции озимой тетраплоидной р>:п5

Изучение связей между количественными признаками играет большую роль в селекционной работе, так как они могут быть использованы при отборе и создании желаемых сортов растении. Расчет коэффициентов корреляции у гпбридоз Р] озимой тетраплоидной рг:н прхазал, что

продуктивность растения наиболее тесно связана с продуктивной кустистостью (г = 0,78) и продуктивностью колоса (г = 0,57), (таблица 6).

Таблица 6 - Взаимосвязи основных количественных признаков (В среднем за 1988-1990 гг.)

Признак X! х2 X, х4 X, х6 х7

Продуктивность растения (У ) 0,7В 0,35 0,38 0,44 0,30 0,57 0,42

Продуктивная кустистость (Xi) 0,26 0,30 0,22 0,11 0,30 0,22

Высота растений (X;) 0,29 0,23 0,10 0,34 0.29

Количество колосков в колосе(Хз) 0,44 0,01 0,42 0,17

Число зерен в колосс (Xi) 0,88 0,80 0,17

Фсртилыюсть колоса ( Xs) 0,68 0,10

Масса зерна с колоса (Xg) 0,67

Масса 1000 зерен (Х7)

Примечание: г о.оз критический = 0,40; п = 24, N = 3332

Достоверные корреляции наблюдаются также с озерненностыо (г = = 0,44) и массой 1000 зерен (г = 0,42). Отсутствие корреляции между продуктивной кустистостью и другими элементами структуры урожая позволяет вести отбор на оптимальную для зоны величину данного признака (35 стеблей). Отсутствие достоверной взаимосвязи высоты растений с другими хозяйственно-ценными признаками предопределяет селекцию на ко-роткостебслыюсть. Существование данных взаимозависимостей позволяет вычленить устойчивую корреляцию признаков: масса зерна растения -продуктивная кустистость - продуктивность колоса. Зная, что количество колосков - признак менее изменчивый и коррелирует посредством озер-непности с продуктивностью колоса, мы предполагаем проведение отбора с популяциях озимой тстраплондной углей с учетом этого показателя.

4. Селекционное изучение габридоз тетранлоидной ржи

В селекционной работе с гибридными комбинациями нами были использованы методы индивидуально-семейного отбора и метод половинок. Отобранная по комплексу признаков гибридная комбинация (Популяция 1 хТегра короткая) размножалась на изолированном участке. Путем индивидуально-семейного отбора в ходе селекционной проработки гибридного материала сформирована Лиши 020-94, которая в течение 1996 и 1997гг.

изучалась в конкурсном сортоиспытании. Урожай данного номера складывается в основном в результате большей прод}1ошвности колосьев по сравнению со стандартом. По урожайности и содержанию белка в зерне ой находится на уровне стандарта 'Гетра короткая, по качеству зерна (массе 1000 зерен, числу падения и объему хлеба) превышает его ( таблица 7).

Таблица 7 - Урожайность и качество зерна перспективной липни

тетраплондной ржи.

(В среднем за 1996 и 1997 гг.)

Показатель Тстра короткая, 81 Линия 020-94 х ± к 81

Урожайность, ц/га 43,8 41.3 -2,5

Масса 1000 зерен.г 38,8 42.9 +4,1

Натура, г/ л 708,5 710,0 + 1,5

Белок, % 14,60 13,69 -0,91

Число падения, с. 151,5 181,0 +29,5

Объём,см 3 270.0 288,5 ' +18,5

Примечание * - Популяция 1 х 'Гетрз коропсая

В настоящее время Линия 020-94 проходит дальнейшее испытание и размножение. Сорт готовится для передачи в ГСИ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Оценка сортов тетраплондной ржи в топкроссных скрещиваниях позволила определить характер действия и взаимодействие генов в детерминации важнейших хозяпегпепио-цепных признаков.

2. Установлено, что в общую изменчивость продуктивности и ее элементов наибольший вклад вносят аддитивные эффекты генов, обусловливающие ОКС материнских (23,2. ..60,5%) и отцовских сортов (20,0...59,5%). Суммарный вклад та в изменчивость признаков равен 69,6...90,3%. Гены взаимодействия, обусловливающие СКС, вносят меньший вклад в изменчивость признаков, их доля составляет 9,7...30,4%.

3. Сравнительное изучение сортов озимой тетраплондной ржи по зимостойкости показало, что этот признак за годы опытов варьировал в пределах. 57,3..85,6 %. По комбинационной способности выделены сорта: Ве-расень, Шагиловская, Свеча, гибриды, с участием которых имели зимо-

и

стойкость в пределах 76,6...84,0%. Данный признак наследуется как в сторону менее зимостойких родителей (56,9%), так и в сторону более зимостойких сортов (43.1%). Вклад аддишвных эффектов генов в изменчивость зимостойкости материнских форм составляет 57,5%, отцовских сортов - тестеров - 32.8%. генов взаимодействия - 9,7%.

4. Оценка сортов по данным изучения гибридов первого поколения свидетельствует, что наибольший вклад в изменчивость высоты растений, количества колосков в колосс, числа зерен в колосе, фертильности, массы зерна с колоса и зимостойкости вносят аддитивные эффекты генов материнских сортов. На изменчивость продуктивной кустистости, массы 1000 зерен в большей степени вли.тюг -'•■.'¡дш млтые эффекты генов сортов - тестеров. Изменчивость продую -аи растения почти в равной степени обуслоалсш эддишвшдмд эффектами теног. материнских и отцовских сортов. Изменчивом, высоки растений, количества.колосков г, колосс и массы зерна с кол. в значиюлыюй степени ( 20,6...30,49а) определяется взан.модсйсп;и."ч генов.

5. Изучение эффектов ОКС и варн.шс СКС позволило выдежпъ сор-то, являющиеся донорами по ряду хозяйственных призиакоп. По зимостойкости - Всрасс, Свеча, Шагиловская; по продуктивной кустистости -Тетрл коротк;:,':; числу колосков в колосс -Популяция 1; по озераенности колоса - Популяция 1 и Популяция 2; по массе 1000 з«ргн - Верассиь, Популяция 1: содержанию белка - Бслта а Тетра корогкед; по высоте растений - Пухолчинка. По комплексу признаг.оа наиболее псрспсктигными для использования в скрещиваниях ероди изучаемого набора сортов являются Всрасеш. и Популяция 1.

. б. Фиютшшческая изменчивость основных хсзлйствснно-цсяных признаков носит разносторонний характер. Высота растений и количество колосков в колосс относятся к средиеварьирующнм признакам (С,=12,5 и 16,8% соответственно). Остальные признаки относятся к категории сильноварьнругощих ( Су= 34,1 ...66,4%).

7. Наследование хозяйственно-ценных признаков гибридами тетрзп-лоцдкой ржи имеет вес типы проявления - от промежуточного, частичного и сверхдоминирования в сторону меньшей выраженности до сверхдомгаш-розашм в сторону большей выраженности признаков. Количественные празнаки, определяющие продуктивность растения, в основном наследуются по тапу доминирования е сторону лучших родителей. Высота расте-(шй б среднем за годы опытов наследуется по типу неполного, частичного и си грхдомшшрозал кя в сторону укзиыизака признака.

8. Расчет фенотипических парных коэффициентов корреляции у гибридов показал, что продуктивность растений имеет тесную, достоверную зависимость с продуктивной кустистостью (г 0,78) н массой зерна колоса (г = 0,57). Масса зерна колоса,в свою очередь,находится в тесной взаимосвязи с озерненностыо (г -- 0,80) и массой 1000 зерен (г = 0.67). Число зорен достоверно коррелирует с количеством колосков в колосс (г = 0,44). Данная корреляция определяет основное направлений селекции и эффективность отбора.

9. Установлено, что в условиях южной лесостепи Западной Сибири сорта изучаемого набора формируют высокое содержание белка в зерне (10,1... 15,9%). По комбинационной способности выделены сорта Пухов-чанка, Журапинка. Крьглгачок, 'Гетра короткая и Белта, гибриды с участием которых имели содержание белка в зерне 15,18... 15,32 %, отдельные комбинации с участием Тетра короткой (больше 16% белка и зерне).

10. Создан ценный исходный материал, который является основой для выведения зимостойких, высокопродуктивных, устойчивых к полеганию сортов, формирующих высокое содержание белка. На основе селекционной проработки гибрида Популяция 1 х Тетра короткая индивидуально-семейственным отбором сформирована синтетическая линия 020/94, которая проходит конкурсное испытание в лаборатории селекции озимы?-: культур СибНИИСХ. В среднем за 1996 и 1997 гг. урожай зерна составил 41,3 ц/га, содержание белка - 13,7%,. число падения 181 с, . объём хлеба -289 см 3, при уровне зимостойкости 96 - 100 %.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для создания высокопродуктивных и зимостойких сортов озимой тетраплоидной ржи с высоким качеством зерна в условиях южной лесостепи Западной Сибири наибольшую ценность представляют в качестве доноров сорта Верасень и Популяция 1.

2. Рекомендуются для дальнейшей селекционной работы и размножения выделившиеся по комплексу признаков гибридные комбинации: Верасень х Тетра короткая; Верасень х Популяция 2; Шатиловская х Тетра гибрид; Популяция 1 х Популяция 2.

3. При создании сортов тетраплоидной ржи, удовлетворяющих требованиям современного сельскохозяйственного производства, необходимо проводить отбор из гибридных популяций- в направлении повышения продуктивной кустистости до оптимальной в надпей зоне ( 3-5 стеблей), на,

оптимальную массу 1000 зерен (35 - 40 г) и число зерен (35-45 шт.), оптимальную высоту стебля (90 - 110 см), на максимальное количество колосков в колосе, высокую зимостойкость и качество зерна. .

4. Выделившаяся по урожайности из питомника поликросса гибридная комбинация Популяция 1 х Тетра короткая рекомендуется для размножения и передачи в Государственное сортоиспытание.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Нсймйц И.Д. Колблщл»! к'.'чя способность сорюс <"ж:.юй тетрг,-плоидиой ржи по признаку гродутшкосш ристспкл и услоачях юию!1 лесостепи Омской обласга // Молод».*е учен:,?-; в решения грсблем сибирской аграрной п-чч-'ь: Тез. дохл, участников конф-ргицик н«учи:)й мшлг-яяяи 30 мак 19S7 с. краснообск,- Ноиосибпрск,1997.С.27.

2. Рут Р.И., Нсйу ;.ч И.Д. Сорт озимой тчтраштондной ржи Сибирь//Сслспдия с/хкультур: inoni, задач11, нуги рлне.'л'я. Материал:! туч.- метод, коцф. по ¡юстешкйодству, салзкцни, биото.июлоглн и семе-нзидетву, юяящ. 90-догнюТулунХСС(г. Тулуп, 16-17 икш 1997 г.)/ РАСХН Снб.и; до ленде Тулуи. ГСС,- НозосибтрзкД997.-С.8б-27.

3. Состояние н порспехгизи кспользо.'.'-иил эксперимгш1шли>г0 Myromles.! в ссдахции ольсгсохсшйствстпдх кулмур-/ Рут Р.И., Мухор-дэв Е.Г., Лояолзухкиа H.A., Вгрвкки Е.В., Hcttw.i И.Д. // Адаиппшый .подходе ззмлодолии, селзкцкн г; ггисноиодстас с/х культур ь Сибири: Мч-■тгрлглм шуч. конф. но растеыыводгтлу, селс.цли, здллгде-аио и oxpuus окруз:.*г/о.";зй ервды (Красноярск, 23-24 июля ¡996 г.). - Ноюа&иуек,-1996.-С. 83-85.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Нейман, Ирина Дмитриевна, Омск

Российская академия сельскохозяйственных наук

Сибирское отделение Сибирский научно- исследовательский институт сельского хозяйства

На правах рукописи

НЕЙМАН ИРИНА ДМИТРИЕВНА

%

ГЕНЕТИКО-СЕЛЕКЦИОННОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОЗИМОЙ ТЕТРАПЛОИДНОЙ РЖИ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ.

06.01.05 - «Селекция и семеноводство»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук.

Научный руководитель

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Рутц Р. И.

ОМСК 1998

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение........................................................4

Глава 1. Состояние и перспективы селекции озимой ржи в Западной Сибири ( обзор литературы ).......................................7

1.1 Народнохозяйственное значение озимой ржи......................7

1.2 Биологические особенности развития озимой ржи в Сибири и требования к условиям произрастания......................................... 10

1.3 Состояние и перспективы селекции озимой ржи в Сибири........... 14

Глава 2. Материал/ , методика и условия проведения опытов............27

2.1 Краткая характеристика исходных форм...........................27

2.2 Методика исследований.......................................30

2.3 Условия проведения опытов.....................................33

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Глава 3. Генетические основы формирования продуктивности растений и других хозяйственно-ценных признаков у гибридов озимой тетраплоидной ржи.

................ ;...............................................41

3.1 Зимостойкость-сортов и гибридов озимой тетраплоидной ржи.......45

3.2 Высота растений.............................................55

3.3 Продуктивная кустистость.....................................63

3.4 Количество колосков в колосе..................................71

3.5 Число зерен в колосе...........................................78

3.6 Фертильность колоса..........................................85

3.7 Масса 1000 зерен.............................................93

3.8 Продуктивность главного колоса................................99

3.9 Продуктивность растения......................................106

3.10 Технологические свойства сортов и гибридов озимой тетраплоидной ржи..........■. ч...............................................113

Глава 4. Взаимосвязи хозяйственно-ценных признаков и их использование в се-

лекции озимой тетраплоидной ржи..................................120

Глава 5.Селекционное изучение гибридов тетраплоидной ржи и результаты работы..........................................................131

5.1 Селекционное изучение линий озимой тетраплоидной ржи..........131

5.2 Сорт тетраплоидной ржи Сибирь...............................134

Выводы......................................................137

Практические рекомендации.................................... 140

Список литературы ...........................................141

' .Приложения..................................................158

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Повышение уровня зернового производства возможно лишь при наличии сортов нового типа, обладающих не только высоким потенциалом продуктивности, но и устойчивостью к полеганию, неблагоприятным погодным условиям (морозостойкость, в ряде случаев засухоустойчивость, устойчивость к прорастанию на корню), устойчивостью к основным грибным болезням, стабильностью урожая.

Озимая рожь, находясь в одной экологической зоне с яровой пшеницей, превосходит её по времени и интенсивности использования ресурсов среды для формирования урожая. Биологические особенности этой культуры (более высокая зимостойкость по сравнению с озимой пшеницей, нетребовательность к почвенному плодородию) позволяют выращивать её в различных зонах Западной Сибири. В совокупном объёме посевов озимой ржи всё больше возрастает удельный вес тетраплоидных сортов. Высокая хозяйственная ценность такой культуры особенно ярко проявляется на высоком агрофоне при своевременной и качественной обработке почвы и внесении удобрений.

Учитывая огромное значение озимого клина для сельскохозяйственного производства Западной Сибири, а также недостаточное количество экспериментальных и теоретических исследований в условиях данного региона, в Сибирском научно-исследовательском институте сельского хозяйства после многолетнего перерыва была возобновлена селекция озимой ржи и разработана новая программа по созданию сортов, отвечающих требованиям современного ведения сельского хозяйства. Тема диссертационной работы является составной частью научных исследований, проводимых лабораторией селекции озимых культур СибНИИСХоза в соответствии с заданием Россельхозакадемии 02.01.02 «Изучить генетико-селекционные основы сочетания мутационной и комбинационной изменчивости зерновых культур с целью создания сортов для условий Сибири с высокой урожайностью, зимостойкостью, отличающихся

устойчивостью к полеганию и болезням, формирующих высокое качество зерна.»

Цель и задачи исследования. Применительно к условиям Западной Сибири разработать генетико-селекционные аспекты создания новых сортов озимой тетраплоидной ржи, отвечающих по комплексу хозяйственно-ценных признаков требованиям сельскохозяйственного производства. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1.Провести оценку сортов озимой тетраплоидной ржи по комбинационной способности в топкроссных скрещиваниях, выделить доноры и лучшие комбинации для практической селекции.

2.Выявить характер наследования и изменчивость основных селектируемых признаков у гибридов озимой тетраплоидной ржи для разработки стратегии и тактики селекционной работы.

3.Определить характер сопряженных связей между основными признаками продуктивности для проведения эффективных отборов при формировании новых сортов.

4.Дать селекционную оценку гибридам озимой тетраплоидной ржи.

5.Создать новый исходный материал для селекции озимой тетраплоидной ржи.

Научная новизна результатов. Впервые в регионе Западной Сибири дана оценка сортов озимой тетраплоидной ржи в системе топкроссных скрещиваний по комбинационной способности важнейших хозяйственно-ценных признаков. Определен вклад генетических систем в изменчивость продуктивности растений и элементов её структуры. Изучен характер наследования, изменчивости и сопряженных взаимосвязей основных количественных признаков и определены направления отбора в гетерогенных популяциях при формировании новых сортов.

Практическая значимость работы. Выявлены генетические источники основных селекционно-ценных признаков и свойств. Получены данные о ха-

рактере изменчивости, взаимозависимости и наследовании признаков, имеющие значение для обоснования отбора в гетерогенных популяциях, создан ценный исходный материал.

Реализация результатов исследований. В результате оценки исходного материала озимой ржи по комбинационной способности выделены сорта Верасень и Популяция 1, которые используются в качестве доноров по ряду хозяйственно-ценных признаков в лаборатории озимых культур СибНИИСХо-за. Выделен перспективный образец (Популяция 1 х Тетра короткая), который проходит изучение в питомнике конкурсного испытания с 1997 года и готовится для передачи в ГСИ (приложение 47).

Апробация работы. Основные положения работы доложены на 1-ой конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов ОмГАУ. (февраль 1995, Омск), на заседаниях научно-технического совета ЗападноСибирского селекцентра (1991 - 1996 гг.), по данным диссертации опубликовано три статьи и три находится в печати.

Диссертационная работа выполнена в 1988-1990 гг. в лаборатории селекции озимых культур Западно-Сибирского селекцентра СибНИИСХоза, при личном участии автора в разработке программы исследования, закладке опытов, проведении фенологических наблюдений, в математической обработке экспериментальных данных и их интерпретации.

Автор выражает искреннюю благодарность и признательность за методическое руководство и предоставленную возможность для творческой работы научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Рейнгольду Ивановичу Рутцу, а также благодарит коллектив лаборатории экспериментального мутагенеза за помощь, оказанную в проведении структурного анализа. Особую признательность автор выражает кандидату биологических наук H.A. Калашнику и кандидату сельскохозяйственных наук H.A. Поползу-хиной за всестороннюю поддержку в работе над экспериментальным материалом.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОЙ РЖИ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ (обзор литературы )

1.1 Народнохозяйственное значение озимой ржи

Рожь - одна из важнейших зерновых культур. Использование ее многообразно. Благодаря высокой выносливости ржи и ее способности расти на бедных песчаных почвах она может возделываться в районах непригодных для выращивания других культур. В мировом земледелии свыше 33% валового сбора и около половины посевных площадей озимой ржи сосредоточено в государствах СНГ. Яровая рожь высевается в России на небольших площадях в Восточной Сибири, преимущественно в Забайкалье, где озимая рожь не выращивается. Основные районы производства ржи в России - Центральный, Волго-Вятский, Поволжье, Урал. Занимаются возделыванием озимой ржи в республике Беларусь, на Украине, в странах Балтии.

Зерно ржи из России ценится на мировом рынке из-за высокого содержания белка и хороших хлебопекарных качеств. В зерне ржи и пшеницы содержится почти одинаковое количество питательных веществ. Однако по пищевой и биологической ценности зерно ржи и ржаной хлеб имеют ряд преимуществ по сравнению с зерном пшеницы и хлебом из него. По многолетним данным биохимической лаборатории ВИРа, среднее количество белка в зерне колеблется в пределах 8,0 -18,7%, крахмала - 51,0 - 69,0%, жира -1,6-2,6 %.

Рожь превосходит пшеницу по содержанию многих незаменимых аминокислот: лизина на 39%, аргинина на 44%, валина на 1%, треонина на 17%, уступал при этом по количеству гистидина, тирозина, триптофана [43].

По данным лаборатории Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур, в зерне ржи в лесостепной зоне Омской области содержится, в среднем, белка 13-15%, углеводов - 60-80%.

В связи с повышенным содержанием лимитирующей аминокислоты лизина биологическая ценность белка ржи выше, чем пшеницы на 15%, что компенсирует пониженное содержание белка в зерне ржи. Зерно ржи содержит много биологически активных веществ, витамины А, С, Е, группы В; по содержанию витаминов В2, и Е оно значительно превосходит зерно пшеницы. Жиры в нем представлены кислотами, способными снижать в организме человека содержание холестерина. В золе имеется значительное количество солей кальция, фосфора, железа, магния [60].

В последние годы все больше возрастает значение озимой ржи как кормового растения, дающего ранний высококачественный зеленый корм. Зеленая масса ржи содержит большое количество ценных питательных веществ - белка, безазотистых экстрактивных веществ, каротина, витаминов и т.д., [82]. Количество белка в зеленой массе ржи достигает (в процентах на воздушно - сухое вещество) в фазу выхода в трубку - 16-18%, а в фазу колошения - 9-11%, что равно или выше того количества белка, которое содержится в зерне ржи. Зеленая масса ржи успешно используется для приготовления сенной муки и раннего силоса. По кормовой ценности она не уступает лучшим однолетним и многолетним злаковым травам. В Омской области из озимой ржи ежегодно приготавливается 50-70 тысяч тонн сенажа, 25-30 тысяч тонн витаминно-травяной муки.

В США и Аргентине рожь широко используется как пастбищная культура, в Австралии - в качестве защитного растения при ветровой эрозии почв. В некоторых случаях рожь применяется в качестве зеленого удобрения в зонах с теплой продолжительной зимой.

Большое значение имеет введение озимой ржи в севообороты. В ее посевах сорняки угнетаются, большинство их всходов погибает. Даже овсюг не может выжить под покровом ржи, хотя весной дает всходы [31]. Озимая рожь обладает более мощной корневой системой, оставляет после себя в 1,5-2 раза

больше корневых и пожнивных остатков, чем яровая пшеница, улучшая этим структуру почвы. Она меньше чем яровые хлеба, поражается корневыми гниля-ми. Эта культура имеет большое агротехническое значение как ценный предшественник для яровых зерновых и хорошая покровная культура для многолетних трав [64,82]. Озимая рожь созревает на три - четыре недели раньше яровой пшеницы, что дает возможность обработать поле еще в августе, а при уборке на зеленый корм - в июле. По запасам влаги и питательных веществ, по своему плодородию такое поле является одним из лучших предшественников для яровой пшеницы и других культур [60]. Как и другие озимые культуры, благодаря своим биологическим особенностям, рожь лучше, чем яровые зерновые использует агроклиматические ресурсы региона, она более отзывчива на удобрения и улучшение агротехники.

По данным сортоучастков Государственной комиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений по Омской области, в сравнимых условиях, на одинаковом агрофоне, средняя урожайность озимой ржи близка к урожайности озимой пшеницы, а в некоторых областях даже превышает ее. Многолетние данные показывают, что на сортоучастках урожайность озимой ржи достигает 50-70 ц/га и более [60].

На сортоучастках Омской области урожаи озимой ржи достигали 59,1 ц/га (Тюкалинский ГСУ,1970). По данным лаборатории экспериментального мутагенеза урожайность озимой ржи, в среднем за 1988-1995 гг. по селекционным питомникам составила 35,1 ц/га. Рекордный урожай был отмечен в контрольном питомнике в 1995 году и составил 72,5 ц/га . Кроме перечисленного выше следует отметить, что зерно ржи, главным образом дефектное, служит сырьем для ряда отраслей пищевой промышленности: получения солода, чистого крахмала, выгонке спирта. Очищенные зародыши зерна, благодаря высокому содержанию основных питательных веществ - белка, жира, сахара, витаминов и минеральных соединений, нашли широкое применение в фармацевтической и

пищевой промышленности при изготовлении специальных лечебных препаратов и высокопитательных концентратов. Из соломы ржи получают кристаллический сахар, возможно так же получение уксусной кислоты, целлюлозы, лигнина. Ржаная солома дает до 11 % фурфурола, являющегося одной из составных частей пластмассы.

1.2 Биологические особенности развития озимой ржи в Сибири и требования к условиям произрастания

Рожь неприхотлива к условиям произрастания. Процессы роста и развития протекают лучше при умеренных температурах. Озимая рожь - культура умеренно холодного климата. Она обладает рядом преимуществ перед другими зерновыми: более зимостойка, хорошо использует влагу осеннего и ранневе-сеннего периода, менее требовательна к почвам. Из всех озимых культур рожь отличается высокой морозоустойчивостью, критическая температура на глубине узла кущения 23 - 24 градуса ниже нуля. Сибирские местные сорта ржи после хорошей осенней закалки выдерживают длительное понижение температуры на глубине узла кущения в пределах до - 24-25 градусов по Цельсию [31, 82,141].

Высокая морозоустойчивость озимой ржи зависит от запаса Сахаров, накопленных в узлах кущения в осенний период, благодаря закалке растений. В Сибири первая фаза закалки начинается обычно во второй половине сентября, когда устанавливается среднесуточная температура воздуха 5-6 градусов тепла, а ночью опускается до 0 -1 градуса ниже нуля. В это время рост растений и их дыхание постепенно замедляется, но фотосинтез днем идет интенсивно, чему способствует, характерное для Сибири, обилие осеннего солнца.

Вторая фаза закалки проходит после окончания осенней вегетации, когда температура воздуха опускается ниже 0 градусов, растения впадают в состояние глубокого покоя и уходят в зиму.

Хорошо развитые и закаленные растения, как показали исследования И.И. Туманова (1979), в начале зимы имеют в узлах кущения запасы Сахаров, составляющие около 25 % сухой массы, а в листьях - около 17%. Степень повреждения озимой ржи в период зимовки тесно коррелирует с концентрацией клеточного сока в узлах кущения [53]. Разница по концентрации сухого вещества в клеточном соке растений между морозоустойчивыми и неустойчивыми к морозам сортами может достигать 14 %. По морфологическим и биологическим особенностям морозоустойчивые сорта ржи несколько отличаются от слабоустойчивых к морозу. Для них характерна распластанная форма куста. Розеточные листья узкие и короткие, плотно прилегают к поверхности почвы.

Рожь можно отнести к числу средне засухоустойчивых растений. Особенно засухоустойчивы сорта восточно- и западносибирских экотипов. Она менее требовательна к влаге, чем пшеница и овес. На образование 1 кг сухого вещества озимая рожь расходует 400 - 420 кг воды, а пшеница 460 - 500 кг. Рожь лучше других переносит весеннюю засуху благодаря развитой корневой системе, при этом хорошо используя осадки первой половины лета [77]. Озимая рожь неравномерно расходует влагу в течение вегетационного периода. Для получения дружных всходов имеет большое значение влажность почвы на глубине заделки семян. Так при влажности 70% от полной влагоемкости (ПВ) всходы ржи появляютс