Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Исходный материал и его использование в селекции озимой мягкой пшеницы в Краснодарском крае

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Грицай, Татьяна Ильинична, Краснодар

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основной проблемой развития сельского хозяйства страны является увеличение производства зерна. Наиболее эффективным способом решения этой проблемы является создание и использование в производстве новых сортов озимой мягкой пшеницы. В связи с этим в Краснодарском НИИСХ важное значение придается изучению исходного материала, который необходим для создания новых сортов. История селекции пшеницы в Краснодаре свидетельствует об эффективном использовании в гибридизации образцов из мировой коллекции. Так, для создания в период 1930-1960гг. сортов Гибрид 622, Первенец, Новоукраинка 83, Безостая 4, Безостая 1 академик П.П.Лукьяненко привлек в гибридизацию канадские сорта Marguis, Kitchener, североамериканский Canred Fulcaster 266287, аргентинский Klein 33 и сорта из лесостепи Украины - Украинка и Лютесценс 17. При создании широко известных сортов Аврора и Кавказ признаки повышенной продуктивности и устойчивости к стеблевой ржавчине были заимствованы у немецкого образца Neuzucht 14/44.

В настоящее время в Краснодарском крае районировано более 20 сортов озимой мягкой пшеницы. Большое количество сортов, различающихся по многим признакам, дает возможность подобрать для каждого хозяйства с учетом почвенно-климатических, экономических особенностей, предшественников и природно-охранных требований оптимальный сортовой.состав, позволяющий получить максимально высокие урожаи высококачественного зерна.

Срок жизни новых сортов составляет в среднем 5-6 лет и более. Селекция пшеницы в этих условиях остро нуждается в разнообразном исходном материале, обладающем комплексом ценных хозяйственно-биологических признаков. Выделение такого материала возможно только при систематическом и всестороннем изучении больших коллекций пшениц, включающих различные формы и экотипы и в том числе лучшие отечественные и зарубежные сорта.

Цель и задачи исследований.

Цель - комплексное изучение сортообразцов озимой мягкой пшеницы из мировой коллекции ВИР и создание сортов высокоурожайных, устойчивых к абиотическим факторам среды, болезням, полеганию, имеющих высокое качество зерна.

В задачи исследований входило:

1. Изучить коллекционный материал различного эколого-географического происхождения по продуктивности, устойчивости к бурой, желтой ржавчине и мучнистой росе, морозостойкости, содержанию белка и клейковины й выявить источники и доноры этих признаков для использования в селекции.

2. Провести сравнительный анализ качества зерна и других признаков образцов различных агроэкологических групп.

3. Изучить влияние отдельных компонентов глиадиновой фракции запасных белков на качество зерна.

4. Создать новые сорта озимой мягкой пшеницы с комплексом ценных хо-.чкётвенных признаков, с использованием коллекционных образцов и селекционных форм, полученных на их основе.

Научная новизна исследований. Впервые в условиях Краснодарского края проведено изучение по расширенному комплексу признаков более 7000 новых коллекционных образцов озимой мягкой пшеницы из 32 стран мира.

Выявлены и изучены доноры и источники продуктивности, устойчивости к различным болезням, высокой морозостойкости, отличного качества зерна. Дана их характеристика и показаны возможности использования в селекции.

В соавторстве создано 13 сортов озимой мягкой пшеницы, из которых 5 районированы, 6 проходят Государственное испытание.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Характеристика выделенных образцов по комплексу признаков.

2. Доноры и источники продуктивности, устойчивости к болезням, морозостойкости и качества зерна пригодные для использования в селекции.

3. Созданные сорта озимой мягкой пшеницы и их биологические и хозяйственные особенности.

Практическая ценность работы. Выделены сортообразцы различного происхождения, обладающие отдельными хозяйственно полезными признаками. Даны рекомендации по их использованию в селекции.

В соавторстве создано 13 сортов озимой мягкой пшеницы, из которых 5 занесены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию (Леда, Руфа, Эхо, Горлица, Купава). Они ежегодно занимают в Краснодарском крае посевную площадь 120-150 тысяч гектаров. Шесть сортов проходят Государственное испытание (Дея, Горянка, Наследница, Русса, Лепта, Верна).

Апробация результатов исследований. Основные результаты исследований по теме диссертации ежегодно докладывалив отделе селекции пшеницы, на методических комиссиях и Ученых Советах КНИИСХ им.П.П.Лукьяненко (1995-1999гг.), а также на научно-практической конференции «Теоретические и прикладные проблемы генетики, селекции и семеноводства зерновых культур» Москва, 1998; на межрегиональной научно-практической конференции «Экология, наука, образование» Краснодар, 1998; на международной конференции по интродукции и отдаленной гибридизации, посвященной 100-летию со дня рождения Цицина Н.В., Москва, 1998; на совместном заседании проблемного Совета по качеству зерна и секции селекции озимой пшеницы отделения растениеводства РАСХН, Краснодар, 1998; на международной конференции «Научные основы стабилизации производства продукции растениеводства», посвященной 90-летию со дня основания Украинского института растениеводства им.В.Я.Юрьева, Харьков, 1999г.

Представленная работа является составной частью тематического плана научно-исследовательских работ Государственной программы 01.09.60 012491.

Публикация результатов исследований. Основные положения диссертации изложены в 20 печатных работах и подтверждены 5 авторскими свидетельствами и 8 заявками на сорта озимой мягкой пшеницы.

Структура и объем диссертации. Диссертация в виде научного доклада состоит из введения, 6 глав, включает 11 таблиц, 3 рисунка, списка опубликованных работ и авторских свидетельств.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Условия, материал и методика исследований.

Исследования проводили в 1973-1999гг. в Краснодарском НИИСХ им.П.П.Лукьяненко в полевых и лабораторных условиях. Почвы селекционных полей представлены западно-предкавказским сверхмощным черноземом. Глубина гумусно-го слоя составляет 150. ..200см, содержание гумуса 3.5...4.6%. По климатическим условиям район характеризуется умеренно континентальным климатом со среднегодовым количеством осадков 600 мм. Годы проведения опытов были неодинаковы по метеорологический условиям и в отдельных из них наблюдалось проявление неблагоприятных факторов. Так, в 1975, 1981, 1985, 1994, 1995, 1996гт. наблюдались почвенные и воздушные засухи, в 1973, 1997гг. - полегание, в 1996, 1997гг. эпифитотия бурой ржавчины, в 1997, 1998гг. мучнистой росы. Это позволило всесторонне изучить коллекционные образцы.

Объектом исследования служили более 7000 сортообразцов озимой мягкой пшеницы, представленных из 32 стран мира разных эколого-географических зон. Опыты закладывались по предшественнику рапс на зеленый корм. Посев, наблюдения и учеты выполнены в соответствии с Методическими указаниями по изучению коллекций пшеницы (ВИР, 1984г.). В качестве стандарта использовали районированный в крае сорт Скифянка. Поражение бурой, желтой ржавчиной и мучнистой росой оценивали в период формирования и налива зерна. Тип устойчивости определяли визуально по шкале Mains Е.В., Jackson H.S. (1926); Gassner G., Straib W. (1934); Saari E.E., Prescot J.M. (1975). Морозостойкость образцов определяли промораживанием растений в холодильных камерах по методике разработанной академиком РАСХН Ю.М.Пучковым (1971). Технологические качества зерна определяли в лаборатории технологии зерна, состав компонентов глиадинов - в лаборатории биохимии. Статистическую обработурезужгаговиссж^ (1968).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Ретроспективный анализ селекции озимой мягкой пшеницы Краснодарского НИИСХ им.П.П.Лукьяненко.

Вся история селекции КНИИСХ служит доказательством эффективности использования в гибридизации сортообразцов из других экологических зон. В ней можно выделить несколько этапов, в периоды которых были созданы выдающиеся сорта,

внесшие большой вклад в повышение урожайности зерна в производстве н дальнейшее развитие селекции не только в КНИИСХ, но и во многйх странах мира.

В 1937-1938гг. впервые районированы сорта гибридного происхождения Гибрид 622 (Marquis х Ферругинеум 013), Первенец (Ферругинеум 013 х Kitchener). По урожаю зерна они превышали местные сорта на 11... 12%. Районированный в 1945г. сорт Новоукраинка 83 (Украинка х Marquis) за 11 лет испытаний превысил сорт Се-доуску в среднем на 33%. Сорта Безостая 4 (Лютесценс 17 х Скороспелка 2) и Скороспелка 36 (Canred Fulcaster 266287 х Klein 33) районированные через 10 лет (1955г.) превышали го урожаю зерна уже Новоукраишу 83 на23-29% (Лукьяшико Ш1,1973).

С помощью повторных отборов из Безостой 4 была выделена более продуктивная линия Безостая 4/1, которая дала начало шедевру мировой селекции - сорту Безостая 1. В родословную хорошо приспособленного сорта Безостая 1 был привлечен генетический материал практически из всех наиболее важных пшеничных зон мира (Рабинович С.В., 1973). На Кубани внедрение сорта Безостая 1 за (955-1970гг. способствовало увеличению урожая зерна в производстве в 1.5...2.0 раза (Лукьяненко П.П., 1973). Сорт Безостая 1 является ценным генетическим источником, который широко используется мировой селекцией при создании новых сортов. На основе Безостой 1 и ее потомков за 40 лет в институте создано около 50 новых сортов озимой пшеницы (Беспалова Л.А., 1995). Создание и районирование в 1971 году сортов Аврора и Кавказ [Neuzucht 14/44 х Безостая 4) х Безостая 1] позволило преодолеть в производстве барьер урожайности в 50 ц с 1 га, установленный Безостой 1 и поднять его до 60 ц и выше. После создания сортов Безостая 1, Аврора, Кавказ начали поиск доноров и источников новых признаков, позволяющих повысить продуктивность, качество зёрна и адаптивность пшеницы. Среди коллекционных образцов были отобраны и включены в гибридизацию доноры генов карликовости и низкорослости ( Краснодарский карлик 1, Siete Cerros 66, Norin 10, Olsen), формы, сочетающие повышенную кустистость и ксероморфность с засухоустойчивостью (Павловка, Мехисо 50В321, Криница) доноры высокого качества зерна (Обрий, Атлас 66, F38-70, Zlatok-lass, Ростовчанка, 4333Ы001 и другие), источники повышенной морозостойкости и адаптивности (Краснодарская 39, Лютесценс 175h 672, КНИИСХ 250, Одесская 51, Одесская 66, Юбилей). С использованием указанных выше доноров были созданы полукарликовые сорта с высоким потенциалом продуктивности и качества зерна: Спартанка, Скифянка, Юна, Ника Кубани, Победа 50, Крошка, а также среднерослые сорта для среднего и низкого агрофона с комплексом ценных признаков: Соратница, Дельта, Княжна, Купава и другие. Внедрение этих сортов дало возможность повысить уровень урожайности до 70 ц зерна и выше. Одно из главных достоинств новых сортов озимой пшеницы - высокая адаптивность, разнообразная реакция на предшественники и разные уровни агрофона.

Д ля поиска источников и доноров новых признаков и свойств нами собрана, поддерживается, постоянно пополняется и разносторонне оценивается по комплексу признаков коллекция озимой мягкой пшеницы (рис. 1).

На основе своевременного вкшочения в селекционный процесс выделенного исходного материала за период с 1973 по 1998гг. в КНИИСХ создан 71 сорт озимой мягкой пшеницы, из которых 37 районированы.

За последние четыре года (1996-1999) в коллекционном питомнике озимой мягкой пшеницы изучено 7104 сортообразца из 32 стран мира (табл. 1).

Наибольшее количество образцов в коллекции - российские, в том числе более 200 сортов и линий - селекции Краснодарского НИИСХ. Также изучаются образцы из Англии, Австралии, Германии, Голландии, Испании, Новой Зеландии, Польши, Чехии, Румынии, Швейцарии, Швеции и других стран.

2. Генетические источники продуктивности. Средний урожай зерна коллекционных образцов (в 1997-1999гг.) варьировал от 420 до 980 г/»Г(рис. 2).

50 т-----

1997 г. 1998 г. 1999 г.

Идо 500 г Ш501-600 г D601-700 г И 701-800 г О выше 800 г

Рис.2 Распределение коллекционных образцов по урожаю зерна, Краснодар, 1997-1999 г.

Если в 1997 году низкая урожайность (ниже 500 г/м2) наблюдалась у 35% образцов, то в 1999 - только у 1% образцов. В 1998 и 1999гг. 34 и 45% образцов соответственно дали урожай зерна от 701 до 800 г/м2. Самых высокоурожайных образцов с урожайностью выше 800 г/м2 в 1997 году встречалось около 1%, а в 1999 - 25%. Эта различия объясняются в первую очередь погодными условиями.

В 1997г. в период созревания зерна (июнь) выпало 143 мм осадков, что составило две среднемесячные нормы. Дожди со шквалистым ветром вызвали сильное полегание озимой пшеницы и поэтому у большей части коллекционных образцов (61%) урожайность не превышала 600 г/м2. В годы изучения только 15-25% коллекционных образцов превышали по урожайности зерна стандарт Скифянку. Среди отечественных

Дельта Крошка Яра Русса Купава Подарок Дону Донская Нива Зерноградка 9 Тарасовская 97 Волжская 29 Тарасовская 89 Безеичукская ост. Саратовская 90 Скифяпка, ст.

КНИИСХ КНИИСХ КНИИСХ КНИИСХ КНИИСХ

И.С.-Ц.

Донс.-ц. Дон.с.-ц. Северод.оп.ст. Ульянов. СХИ Северод.оп.ст. Безенч.оп.ст. НИИЮ.-В. КНИИСХ

936 904 900 840 832 836 774 760 748 736 714 680 610 770

11 10 8 4 12 11 12 11 14 12 11 10 10 9

87

74

88 85 87 79 87 79

75 100

96

97 100 75

7 6 7 7 6 7 7 7 6 7

5 7

6 7

40.7 47.9

39.4 44.9

41.8

46.5 42.5 41.0 39.2

45.0

41.1

47.4 45.1

40.5

780 765 788 778 785 763

781

777 753 798 757

782 756

778

НСРо,о5

25

0.8

10

Внщеленные по продуктивности сорта устойчивы или слабо поражаются бурой ржавчиной, имеют достаточную для условий Краснодарского края морозостойкость и хорошее качество зерна.(табл. 2) Сорт Русса имеет короткий период яровизации и условно относится к сортам «двуручкам». Высокой продуктивностью в условиях Краснодара обладают также сортообразды ВНИИ сорго и других зерновых культур (Донской селекцентр, -Дон. с.-ц.), хотя по этому признаку они уступают сортам КНИИСХ. Сорта Подарок Дону, Донская Нива, Зерноградка 9 имеют высокую морозостойкость, отличаются отличным качеством зерна. Сорта селекции Безенчукской (Безенч.) и Се-веро-Донецкой (Северод.) опытных станций, НИИ Юго-Востока (НИИ Ю.-В.) и Ульяновского (Ульянов.) СХИ значительно уступают по урожайности сортам КНИИСХ. Они используются в скрещиваниях, как источники морозостойкости и высокого качества зерна.

В таблице 3 приведена характеристика лучших по урожаю зерна образцов иностранной селекции (17). Линии из Болгарии устойчивы к бурой, желтой ржавчине и мучнистой росе, обладают средней морозостойкостью. Они имеют хорошее качество зерна. Сорта Украины Юбилейная 7%Вымпел Одесский,' Зоряна имеют высокие морозостойкость и качество зерна. Сорт Зоряна, по многолетним данным, высокоустой-

"■"»Ww

rp„ 10 геи*Учннстой

ведаем

38 2

года (

poce,

^лвча,

®тся i

„окции,

/ Серу / яиаад 7 г/м2 колошения, май Высота, см Оцен ка зерна, балл Масса 1000 зерен, г Натура зерна, г/л

2571-65-4-15 Болгария 882 12 77 7 43.6 791

6687-12к Болгария 878 9 76 8 44.5 778

Юбилейная 75 Украина 842 И 71 6 43.0 780

Вымпел одесский Украина 814 И 86 7 44.1 790

Зоряна Украина 780 12 103 5 52.2 753

Сг59292 США 848 10 73 5 38.9 753

ОК 91 Р 603 США 824 8 82 6 34.0 760

HBFO 146-120 США 808 8 81 6 38.7 795

KS 91 WGRS 21 США 806 10 85 7 33.7 780

Remus Германия 848 24 104 3 30.8 748

СН 75267 Швейцария 828 И 91 6 41.4 . 787

F288 Н-1-1 Румыния 780 13 68 7 36,0 798

Скифянка, ст. КНИИСХ 770 9 75 7 40.5 778

НСР0,05 31 3 1.6 4

По урожайности выделено четыре американских образца. Из них ОК91Р603, HBFO 146-120, KS 91WGRS 21 устойчивы к бурой и желтой ржавчине.

Образец Сг 59292 имеет высокую устойчивость к твердой головне. Оробый интерес представляет KS 91WGRS 21, как источник высокой устойчивости к ряду листовых болезней. Запрещен эффективными генами Lr 24 и Рш 17 от возбудителей бурой ржавчины и мучнистой росы, обладает повышенной морозостойкостью.

Немецкий образец Remus высоко устойчив к бурой и желтой ржавчине, слабо поражается мучнистой росой, однако, имеет низкую морозостойкость, Сортообразец из Швейцарии СН 75267 по многолетним данным комплексно устойчив ко всем листовым болезнями и имеет хорошие технологические качества. Румынский образец F 288 Н-1-1 по трехлетним данным устойчив к бурой и желтой ржавчине, превышает сорт Скифянку по морозостойкости, имеет хорошее качество зерна.

3. Генетические источники устойчивости к возбудителям бурой, желтой ржавчины и мучнистой росе. Из ржавчинных грибов, паразитирующих на пшеничном растении, наиболее распространена в крае бурая ржавчина (Puccinia recóndita). Ее вредоносность во многом определяется временем появления первых пустул на посевах. Установлено, что при степени поражения листовой пластинки на 25...40% в фазу молочной спелости урожай снижается на 5%, а при таком же поражении в фазу цветения на 30.. .40%. В годы эпифитотий бурой ржавчины при раннем ее появлении потери урожая пшеницы могут достигать 30...50% (Воронкова А.А., 1980). Эпвфито-тии желтой ржавчины (Puccinia striiformis) возникают периодически и также могут значительно снижать урожайность восприимчивых сортов. Вредоносность стеблевой

воя

ее в Крас селекции

знаков в годы с сильным развитием болезней: ---------«тмяиим --------«мишексу ПРЯ

В 1996 и 1997гг. на селекционных посевах наблюдались эпифитотии бурой ржавчины. Это позволило в �