Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Исходный материал сорго зернового для селекции сортов и гибридов кормового и пищевого направлений

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Исходный материал сорго зернового для селекции сортов и гибридов кормового и пищевого направлений"

с

На правах рукописи

КОВТУНОВ ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ

ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ СОРГО ЗЕРНОВОГО ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ СОРТОВ И ГИБРИДОВ КОРМОВОГО И ПИЩЕВОГО НАПРАВЛЕНИЙ

Специальность: 06.01.05 - селекция и семеноводство

сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 ОЕВ т

Рассвет-2012

005010361

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур имени И.Г. Калиненко Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИЗК Россельхозакадемии) в

2008-2010 гг.

Научный руководитель -

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Горпиниченко Светлана Ивановна

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Гурский Николай Григорьевич

кандидат сельскохозяйственных наук Ляшов Павел Иванович

Ведущая организация -

ГНУ Ставропольский научноисследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии

Защита состоится 22 февраля 2012 года в Ю00 часов на заседании объединенного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 006.066.01 при Донском зональном научно-исследовательском институте сельского хозяйства РАСХН по адресу: 346735, Ростовская область, Аксай-ский район, п. Рассвет, ул. Институтская, 1.

Тел. (86350) 37-3-89, факс (86350) 37-1-75

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Донского зонального НИИСХ Россельхозакадемии, с авторефератом - на сайте referat_vak@obmadzor.gov.ru

Автореферат разослан « 49» января 2012 г.

Ученый секретарь объединенного диссертационного совета,

доктор сельскохозяйственных наук / Титаренко А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема расширения сырьевой базы для кормления сельскохозяйственных животных в условиях развития животноводства, а также для производства зерна, используемого в перерабатывающей промышленности, весьма актуальна. Периодически повторяющиеся засушливые годы диктуют необходимость поиска культур, которые в наименьшей степени страдают от такого негативного явления и позволяют получать относительно стабильные урожаи при высоком качестве продукции. Среди таких культур для полузасушливых и засушливых зон Северного Кавказа большие перспективы в плане стабилизации производства фуражного зерна имеет сорго зерновое.

Наряду с проблемами создания высокопродуктивных и раннеспелых сортов, актуальными задачами современной селекции являются улучшение качества зерна сорго и повышение его биологической ценности. Потенциальные возможности улучшения качества зерна сорго далеко не исчерпаны и его изучение может дать селекционерам необходимый исходный материал для создания высококачественных сортов и гибридов сорго зернового. В связи с этим, знание характера наследования показателей качества зерна позволит более целенаправленно подбирать ценный исходный материал и предвидеть результаты будущих скрещиваний.

Цель и задачи исследований. Цель — создание и изучение исходного материала сорго зернового по основным признакам качества зерна для селекции сортов и гибридов кормового и пищевого направлений. Для ее достижения были поставлены следующие задачи:

- изучить коллекцию сорго зернового и выделить источники ценных признаков, определяющих качество зерна;

- выявить корреляционную связь между основными биохимическими показателями и другими ценными признаками;

- подобрать родительские формы, контрастно различающиеся по содержанию сырого белка;

- провести гибридизацию по диаллельной схеме 4x4;

- оценить комбинационную способность;

- изучить характер наследования основных признаков качества зерна у полученных гибридов

- дать экономическую и биоэнергетическую оценку новым сортам Зерноградское 88, Антей и гибрида Дюйм.

Научная новизна. Впервые проведено комплексное изучение исходного материала по показателям качества зерна сорго зернового в условиях Ростовской области. Выделены источники высокого содержания сырого белка, лизина, крахмала, сырого жира, пониженного содержания танинов и сырой клетчатки, которые в дальнейшем будут включены в селекционный процесс. В результате гибридизации образцов, различающихся по содержанию сырого белка в зерне, получен новый ценный селекционный материал. Определена комбинационная способность родительских форм и установлены за-

кономерности наследования основных биохимических показателей качества зерна.

Теоретическая и практическая ценность работы. Использование в селекционной работе выделенных источников ценных признаков, определяющих качество зерна, и установленных закономерностей наследования этих признаков позволяет создавать высококачественные сорта и гибриды сорго зернового. На Государственное сортоиспытание с участием автора переданы сорта сорго зернового Зерноградское 88, Антей и гибрид Дюйм, превосходящие стандарт по урожайности и качеству зерна.

Апробация работы. Исследования проведены в 2008-2010 гг. в соответствии с планом научно-исследовательских работ Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур имени И.Г. Калиненко Россельхозакадемии по теме 04.03.02.01 «Выделить генисточники и доноры ценных признаков для селекции новых сортов и гибридов сорго зернового, обеспечивающих экологически безопасное, эффективное их возделывание». Основные положения по теме диссертации докладывались на ученых советах ГНУ ВНИИЗК Россельхозакадемии (2009-2011 гг.), областных конференциях ВОГиС (г. Ростов-на-Дону, 20102011 гг.), в школе молодых ученых «Экологическая генетика сельскохозяйственных растений» (п. Дивноморск, Краснодарский край, 2009 г.), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Молодые учёные - агропромышленному комплексу Поволжья» (г. Саратов, НИИСХ Юго-Востока, 2010 г.), научно-практической конференции «Инновационные технологии в растениеводстве» (г. Зерноград, АЧГАА, 2009-2011 гг.), Международной научной конференции «Экология, генетика, селекция на службе человечества» (ГНУ Ульяновский НИИСХ Россельхозакадемии, 2011 г.), Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных «Конкурентоспособная научная продукция — АПК России», посвящённой памяти Р.Г. Гареева (г. Казань, ТатНИИСХ Россельхозакадемии, 2011 г.), где соискатель стал лауреатом конкурса молодых учёных.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Комплексная оценка коллекционных образцов сорго зернового по признакам, определяющих качество зерна;

2. Источники и закономерности наследования признаков, отвечающих за качество зерна;

3. Новые сорта сорго зернового Зерноградское 88, Антей и гибрид

Дюйм. .

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, основных выводов и предложений для селекции и производства, списка литературы, состоящего из 191 наименований, в том числе 49 иностранных. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, включает 12 таблиц, 40 рисунков и 7 приложений. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 статей, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились на экспериментальной базе ГНУ ВНИИЗК Россельхозакадемии, расположенной в г. Зернограде Ростовской области.

Почва опытного участка представлена обыкновенным чернозёмом. Климат носит континентальный характер. Метеорологические условия в годы исследований (2008-2010 гг.) характеризовались существенными различиями. Наиболее неблагоприятным для возделывания сорго стал 2010 г. с высокими температурами воздуха и недостатком осадков в летний период. Контрастные климатические условия в 2008-2010 гг. позволили объективно оценить коллекцию сорго зернового и выделить из неё наиболее пластичные образцы с высокой урожайностью и качеством зерна.

Материалом исследований послужили 150 коллекционных образцов сорго зернового из ВНИИРа имени Н.И. Вавилова (происхождение: США, Судан, Бразилия, Западная Африка, Туркмения, Сенегал, Северный Камерун, Австралия, Германия, Мексика, Венгрия, Россия), ICRISAT (Индия), Китая, а также сорта и линии, созданные в отделе селекции сорго зернового ГНУ ВНИИЗК Россельхозакадемии.

Из коллекции отобраны и изучены 4 родительские формы (Sb-126/4, СПЗС-11, 144 ф/8, Зерноградское 204), контрастно различающиеся по содержанию сырого белка в зерне, а также гибриды Fj, полученные с этими образцами по диаллельной схеме 4x4.

Образцы сорго высевали в оптимальные сроки (II декада мая) на селекционном участке лаборатории селекции и семеноводства сорго зернового ГНУ ВНИИЗК Россельхозакадемии переоборудованной сеялкой СПЧ-6 на глубину 4-5 см.

Образцы в коллекционном и гибридном питомнике F] высевали без повторностей с шириной междурядья 70 см и нормой посева 300 тысяч зёрен на гектар. В качестве стандарта использовался сорт Хазине 28. Площадь делянки-5 м2, делянки однорядковые.

В 2009 г. в фазе цветения сорго проводили гибридизацию растений двумя способами: с использованием солнечной стерилизации (применение полиэтиленового пакета) и без стерилизации, основанного на естественной способности сорго к перекрестному опылению.

Классификация коллекционных образцов сорго зернового по содержанию сырого белка, крахмала, танинов, окраске зерновки (основной тон) проводилась согласно широкому унифицированному классификатору СЭВ и международному классификатору СЭВ возделываемых видов рода Sorghum Moench (Е.С. Якушевский, 1982).

В лабораторных условиях массу 1000 зёрен определяли по методике, предусмотренной ГОСТом 12042-89; сырой белок - методом Кьельдаля (ГОСТ 10846-91); крахмал - поляриметрическим методом по Эверсу (ГОСТ 10845-98); сырой жир - по количеству обезжиренного остатка (методом С.В. Рушковского) с применением аппарата Сокслета; сырую клетчатку - по

Геннебергу и Штоманну; лизин - методом «связывания красителя ацилан оранж»; танины - по методике А.И. Ермакова (1987).

Математическую обработку данных исследования проводили методами Б.А. Доспехова (1985) и В.А. Дзюба (2007) с использованием ЭВМ и компьютерных программ Ms. Excel и Statistica 6.0. Степень доминирования рассчитывали по методу В. Griffing (1956). Эффекты ОКС и СКС определяли с использованием «Методических рекомендаций по применению математических методов для анализа экспериментальных данных по изучению комбинационной способности» (1980).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Изучение коллекции по содержанию основных показателей качества зерна

Сырой белок. Проблема белкового питания животных в настоящее время является одной из актуальных проблем подъёма продуктивности животноводства. Дефицит белка не только снижает продуктивность животных, качество продукции, но и ведёт к крайне непроизводительному расходу кормов, к повышению себестоимости мяса, молока и других продуктов животноводства.

У изученных в 2008-2010 гг. образцов варьирование содержания сырого белка наблюдалось от 12,2 (Снежок 55) до 16,9 % (Красноплодное 79) (рис.1).

82%

® среднее (12,2-13,0%) И высокое (13,1-15,5%) И очень высокое (15,6-16,9%)

Среднее содержание сырого белка установлено у 6% коллекционных форм. Образцов сорго зернового с низким (8,0-10,5%) и очень низким содержанием сырого белка (менее 8,0%) в изученной коллекции обнаружено не было. Большая часть коллекции (82% образцов) представлена образцами с высоким содержанием сырого белка, а очень высокое отмечено у 12% образцов. Среди них выделен ряд ранне-, средне- и позднеспелых форм с очень высоким содержанием сырого белка (>15,5%) - Красноплодное 79 (16,9%), 8Ь-126/4 (16,7%), ЗР-66 (16,1%), ЛБК 28 (16,1%), Юпитер (16,0%), М-60366 (15,9%), к-10773 (15,9%), Огапа (15,9%) (табл. 1).

1. Характеристика образцов с повышенным содержанием сырого белка,

2008-2010 гг.

Название образцов Вегетацион- ный период, дни Высота растений, см Урожайность зерна; г/м2 Масса 1000 зёрен, г Содержание сырого белка, %

Хазине 28, стандарт 99 110 369 21,7 14,6

Красноплодное 79 102 99 380 22,3 16,9

вЬ-126/4 100 98 431 26,1 16,7

ЗР-66 95 109 311 22,5 16,1

ЛБК 28 96 94 399 21 16,1

Юпитер 111 93 303 21,7 16,0

М-60366 135 106 395 31,2 15,9

к-10773 124 88 325 22,6 15,9

Огапа 100 97 356 26,6 15,9

Среднее по коллекции 105 105 363 23,8 14,4

Стандартное отклонение ст 13 23 66 6,0 1,0

Эти образцы имеют урожайность зерна более 300 г/м2 и массу 1000 зёрен более 20 г. Они рекомендуются к использованию в качестве источников в селекции сорго зернового на увеличение содержания сырого белка в зерне.

Большой интерес в селекции на повышенное содержание сырого белка представляет знание его связи с другими хозяйственно-ценными признаками, и прежде всего с урожайностью зерна, массой 1000 зёрен и количеством зёрен в метёлке. Проведённый корреляционный анализ показал слабую отрицательную связь сырого белка с этими признаками. При увеличении содержания сырого белка урожайность зерна (г=-0,21±0,08), масса 1000 зёрен

(г=-0,13±0,08) и количество зёрен в метёлке (г=-0Д 1±0,08) снижаются незначительно, что позволяет вести селекционный процесс по созданию высокобелковых сортов и гибридов сорго зернового, эффективно сочетающих эти показатели.

Лизин. Белки большинства зерновых культур, к которым относится и сорго зерновое, неполноценны по ряду незаменимых аминокислот, прежде всего по содержанию лизина. Для кормления сельскохозяйственных животных большое значение имеет сбалансированность аминокислотного состава белков. Один из путей достижения этой цели - подбор соответствующего исходного материала.

Содержание лизина в белке у изученных образцов коллекции варьировало от 1,43 (ЛБК 28) до 3,69% (Крупинка 2). Преобладали образцы сорго зернового (76%) с содержанием данного показателя на уровне среднего значения - 2,69%. Выделившиеся образцы (>3,1% лизина в белке) составили незначительную часть коллекции (10% образцов) (рис. 2).

,2-1,5 1,6-1,9 2,0-2,3 2,4-2,7 2,8-3,1 3,2-3,5 3,6-3,9

Содержание лизина в белке, %

Рис. 2 - Распределение образцов сорго зернового по содержанию лизина в белке, 2008-2010 гг.

Выделены наиболее перспективные раннеспелые образцы с содержанием лизина в белке более 3,1% - Крупинка 2 (3,69%), 1236/09 (3,27%), 8Ь-126/4 (3,11%) и очень высоким содержанием сырого белка (>15,5%), с урожайностью зерна от 314 до 431 г/м2 (табл. 2).

Название образцов Вегета- ционный период, ДНИ Высота растения, см Урожай- ность зерна, г/м2 Содер- жание сырого белка, % Содержание лизина в муке, г/100 г Содержание лизина в белке, %

Хазине 28, стандарт 99 110 369 14,6 0,39 2,70

Крупинка 2 93 94 314 15,5 0,58 3,69

1236/09 96 126 323 15,8 0,52 3,27

БЬ-126/4 100 98 431 16,7 0,52 3,11

Среднее по коллекции 105 105 363 14,4 0,39 2,69

Стандартное отклонение с 13 23 66 1,0 0,06 0,38

Выделенные образцы рекомендуется использовать в качестве источников в селекции на повышение содержания лизина у сортов и гибридов сорго зернового кормового направления.

Коэффициент корреляции между белком и лизином в муке находился на уровне г=0,49±0,08, между белком и лизином в белке - на уровне г=-0,05±0,08, то есть эти признаки имеют среднюю положительную зависимость и отсутствие связи между собой. Это даёт возможность вести селекционный процесс на повышение одного признака, не снижая содержания другого.

Крахмал. В силу биологических особенностей культуры, большую часть эндосперма зерна сорго составляет крахмал. Он является основным биохимическим показателем, характеризующим качество зерна сорго, предназначенного для использования в крахмалопаточной промышленности при производстве пищевого крахмала.

В результате изучения коллекционных образцов сорго зернового было установлено, что содержание крахмала в зерне находилось в пределах 65,6 (к-4357) - 72,4 % (к-9228). Распределение по данному признаку показало, что наибольшее количество изученных образцов (91%) имеют среднее содержание крахмала (66,0-70,9%»). Высокое содержание крахмала (71,0-72,4%) имели 6% образцов коллекции сорго зернового, низкое (65,6-65,9%) - 3%. Образцов сорго зернового с очень высоким (>75%) и очень низким (<60%) содержанием крахмала в изученной коллекции не выявлено (рис. 3).

6% 3%

91%

И низкое (65,6-65,9%) В среднее (66,0-70,9%) 0 высокое (71,0-72,4%)

Рис. 3 - Распределение образцов сорго зернового по содержанию крахмала, 2008-2010 гг.

При производстве крахмала одним из требований, предъявляемых к сортам сорго зернового, является низкое содержание белка в зерне. Между этими признаками отмечена средняя отрицательная корреляция (1=-0,58±

0,07), что следует учитывать в селекции на повышенное содержание крахмала.

Корреляционный анализ показал слабую отрицательную связь крахмала и лизина в муке (г=-0,29±0,08); слабую положительную - с массой 1000 зёрен (г=0,19±0,08), то есть некоторые крупнозёрные образцы отличаются более высоким содержанием крахмала. Одним из основных показателей, характеризующих пригодность сортов для переработки на крахмал, является окраска зерновки. В изученной коллекции образцы с тёмно-окрашенным зерном существенно уступали по содержанию крахмала светло-окрашенным (г=-0,36±0,08).

Выделен ряд белозёрных и желтозёрных образцов к-9228 (72,4%), Снежок 55 (72,2%), Зерноградское 88 (72,1%), Наст 76 (72,0%), к-2736 (71,8%), к-7681 (71,2%), к-2436 (71,1%) с высоким содержанием крахмала, которые существенно превысили стандарт Хазине 28 (67,5%) по данному показателю (табл. 3). Эти образцы рекомендуется использовать в качестве источников в селекции сортов и гибридов сорго зернового на повышение содержания крахмала.

Название образцов Вегетаци- онный период, дни Высота растения, см Урожай- ность зерна, г/м2 Содержание крахмала, % Окраска зерновки

Хазине 28, стандарт 99 110 369 67,5 белая

к-9228 140 172 432 72,4 жёлтая

Снежок 55 96 105 430 72,2 белая

Зерноградское 88 95 95 464 72,1 белая

Наст 76 95 102 401 72,0 белая

к-2736 122 187 293 71,8 жёлтая

к-7681 135 92 334 71,2 белая

к-2436 125 225 462 71,1 жёлтая

Среднее по коллекции 105 105 363 68,7

Стандартное отклонение о 13 23 66 1,4

Танины. В оболочке зерна сорго содержатся танины, которые в процессе помола способны снижать качество крахмала. Кроме того, танины снижают переваримость зерна при кормлении животных и в определённых условиях могут привести к их отравлению.

Амплитуда варьирования образцов коллекции сорго зернового по признаку «содержание танинов в зерне» была в пределах 0,04 (М-60366) - 4,53% (Хазине 22) (рис. 4).

га низкое (<1%) в среднее (1,0-2,0%) Д высокое (>2,0%)

Анализ распределения показал, что большая часть коллекции (52%) имела низкое (<1%) содержание танинов; среднее (1,0-2,0%) - отмечено у незначительной части образцов сорго зернового (10%). Существенную часть (38%) занимали коллекционные формы с высоким содержанием (>2,0%) танинов.

В результате анализа корреляционной связи танинов с другими признаками было установлено, что при повышении содержания крахмала в зерне сорго (г=-0,37±0,08) и увеличении массы 1000 зёрен (г=-0,24±0,08) содержание танинов снижается. Селекция, направленная на высокобелковость (г=0,11±0,08) и повышение качества белка (г=0,15±0,08), может привести к незначительному увеличению содержания танинов. Наблюдается сильная ^ положительная связь этого признака с окраской зерновки (г=0,80±0,05), то есть в образцах сорго зернового с белой и жёлтой окраской зерновки имеется незначительное содержание танинов (0,04-1,0%). Таким образом, можно констатировать, что окраска зерновки является маркером в селекции сорго зернового на снижение содержания танинов.

Среди низкотаниновых образцов в качестве ценных источников выделены формы со светлой окраской зерновки: М-60366 (0,04%), к-6844 (0,06%), к-2736 (0,07%), Аист (0,07%), к-5521 (0,08%), к-8467 (0,09%), к-3436 (0,10%), Наст 76 (0,14%), Великан (0,16%), к-4936 (0,18%), Зерноградское 88 (0,19%).

Сырой жир. Максимальное количество жира содержится в алейроновом слое и зародыше. Это запасное вещество, представляющее собой наряду с углеводами концентрированный энергетический и строительный резерв семени.

Содержание сырого жира у образцов изученной коллекции варьировало от 2,77 (к-2736) до 5,32 % (СПЗС-11) (рис. 5).

3,1-3,5 3,6-4,0 4,1-4,5 4,6-5,0

Содержание сырого жира, %

5,1-5,5

По мнению В.М. Косолапова (2009), эталоном качества при оценке биохимического состава зерна основных зернофуражных культур является сорт с содержанием сырого жира не ниже 4,0%.

Наибольшее количество образцов (54%) коллекции характеризовалось содержанием сырого жира выше 4,0%. Максимальное его содержание отмечено у образцов СПЗС-11 (5,32%), Хазине 28 (5,19%), ]-1 08 (5,14%), 1281-28 (5,10%), 03-3003 Б (5,06%), которые рекомендуется использовать в качестве источников высокого содержания сырого жира в процессе селекции сортов и гибридов сорго зернового кормового направления.

При изучении коллекционных образцов сорго зернового отмечена отрицательная корреляция сырого жира (г=-0,37±0,08) с содержанием крахмала и слабая положительная (г=0,28±0,08) — с содержанием сырого белка.

Сырая клетчатка. Повышенное содержание клетчатки в зерне снижает питательную ценность растительного корма. Она трудно переваривается и плохо усваивается организмом. Таким образом, селекция сортов и гибридов зернофуражных культур должна быть направлена на снижение содержания клетчатки.

В годы исследований амплитуда варьирования содержания сырой клетчатки в зерне изученных образцов коллекции составила 1,06 (Джугара 185) - 2,29% (Утро) (рис. 6).

Наиболее ценные сорта зернофуражных культур имеют содержание сырой клетчатки менее 2,2% (В.М. Косолапов, 2009).

В наших исследованиях образцы сорго зернового с содержанием сырой клетчатки ниже 2,2% составили 98% от изученной коллекции. Самое низкое значение данного показателя отмечено у образцов Джугара 185 (1,06%), Ха-зине 22 (1,13%), к-3436 (1,16%) и к-6844 (1,18%).

Содержание сырой клетчатки находится в отрицательной зависимости с массой 1000 зёрен (г=-0,21±0,08). Поэтому у некоторых крупнозёрных образцов отмечается пониженное содержание сырой клетчатки. В связи с этим, в селекции на снижение сырой клетчатки необходимо отбирать для гибридизации формы с высокой массой 1000 зёрен.

3.2. Комбинационная способность исходных родительских форм

Для изучения комбинационной способности и характера наследования показателей качества зерна была проведена гибридизации по диаллельной схеме 4x4. В качестве исходных форм из коллекции отобрали 4 образца сорго зернового, контрастно различающихся по признаку «содержание сырого белка» (рис. 7).

204

Образец

Га 2008 г ■ 2009 г в 2010 г в среднее за 3 года

Рис. 7 Содержание сырого белка у родительских форм гибридов сорго зернового, 2008-2010 гг.

БЬ-126/4 — 17,3%) содержание сырого белка. Данный показатель у родительских форм варьировал по годам незначительно. Наибольшая изменчивость наблюдалась у сортообразца Зерноградское 204 (У=4,9%), наименьшая - у СПЗС-11 (У=2,0%).

Максимальный эффект ОКС по содержанию белка отмечен у родительской формы БЬ-126/4 (ОКС=0,87), который необходимо использовать при создании высокобелковых гибридов. Наибольшие значения СКС по данному признаку наблюдались в комбинациях БЬ-126/4x144 ф/8 (0,55) и 144 ф/8х Зерноградское 204 (0,46), а наименьшее - у 8Ь-126/4хСПЗС-11 (-1,02).

Для селекции высоколизиновых сортов и гибридов кормового назначения большой интерес представляют исходные родительские формы с высокими значениями комбинационной способности по этому признаку. Наибольшее значение ОКС по содержанию лизина в белке отмечено у сортооб-разца Зерноградское 204 (0,10). Максимальный эффект СКС по данному признаку выявлен в комбинации 8Ь-126/4хСПЗС-11 (0,26), а минимальный - у гибрида 144 ф/8хЗерноградское204 (-0,57).

Оценка родительских форм по содержанию крахмала в зерне показала, что наибольшее значение ОКС по этому признаку имел сортообразец Зерноградское 204 (0,67), а наименьший — 8Ь-126/4 (-0,73). В этой связи Зерноградское 204 рекомендуется использовать в селекции сорго зернового на повышение содержания крахмала. Максимальное значение эффектов СКС по содержанию крахмала в зерне отмечено в гибридных комбинациях СПЗС-11 х 144 ф/8 (1,57) и 8Ь-126/4хЗерноградское 204 (1,36), минимальное - у 144 ф/8хЗерноградское 204 (-1,2).

3.3. Наследование количественных признаков, определяющих качество зерна, у гибридов Р,

Одной из важнейших задач современной селекции является изучение закономерностей передачи наследственной информации об основных признаках качества зерна сорго от родителей потомству. В наших исследованиях выводы о характере наследования основывались на анализе значения гетерозиса и степени доминирования у гибридов Б1 по основным признакам качества зерна: содержание сырого белка, лизина в белке и крахмала

По признаку содержание сырого белка выявлены различные типы наследования: депрессия (Ьр<-1,0); частичное доминирование меньшего значения (-0,5<Ьр<0); частичное (0<Ьр<0,5) и неполное доминирование большего значения (0,5<Ьр<1,0); сверхдоминирование (Ьр>1,0) (рис. 8).

8Ь-126/4* СПЗСЦи Зерноградское 8Ь-126/4* 144 ф'в»

СПЗС11 144 4У8 204ХСПЗС-11 144 <#8 Зерноградское

(Ир=-3,5) (Ьр=-0,3) (Ьр=0,3) №=0,6) 204(Ир=4,8)

Гибридная комбинация

0 $ 1Р1 Вс?

Рис. 8 - Типы наследования сырого белка у гибридов 17|

В комбинации 8Ь-126/4хСПЗС-11 содержание белка у родительских форм составило 16,2 и 15,1% соответственно, а у гибрида - 13,7%. В данной комбинации гетерозис отсутствовал (Гист=-15,8%). Степень доминирования равна -3,5, что указывает на депрессию. В обратной комбинации СПЗС-11х 8Ь-126/4 наследование признака было таким же, как и в прямой (Ьр=-2,9, Гист=-13,9%), что свидетельствует об отсутствии реципрокного эффекта.

У гибрида СПЗС-11x144 ф/8 среднее значение по данному признаку составило 13,4%, у родительских форм - 15,1 и 12,6%. В данной комбинации гетерозис отсутствовал (Гисг=-11,0%). Степень доминирования (Ьр=-0,3) указывает на частичное доминирование меньшего значения.

В комбинации Зерноградское 204хСПЗС-11 содержание белка у родителей составило 13,0 и 15,1%, у гибрида - 14,4%. Гетерозис отсутствовал (Гист.=-4,7%), степень доминирования (Ър=0,3) свидетельствует о частичном доминировании большего значения. В обратной комбинации СПЗС-11х Зерноградское 204 среднее значение признака у гибрида было 14,2%, степень доминирования -0,1. Таким образом, у гибридов, полученных в результате прямого и обратного скрещиваний образцов Зерноградское 204 и СПЗС-11, влияние цитоплазмы отсутствовало.

Частичное доминирование больших значений наблюдалось также в ре-ципрокной комбинации Зерноградское 204х8Ь-126/4.

Содержание сырого белка у гибрида 8Ь-126/4х144 ф/8 составило 15,5%, у родительских форм - 16,2 и 12,6%. Гетерозис в данной комбинации отсутствовал (Гист =-4,6%), а степень доминирования была равна 0,6, что указывает на неполное доминирование большего значения. В обратной комбинации наблюдалось частичное доминирование большего значения (Ьр=0,3).

Сверхдоминирование отмечено у гибрида 144 ф/8хЗерноградское 204 (Ьр=4,8). Значение родительских форм составило 12,6 и 13,0% соответственно, а гибрида - 13,9%. Наблюдался истинный гетерозис (Гист=6,6%). Этот факт указывает на возможность создания высокогетерозисных гибридов сорго по содержанию белка в зерне.

В целом, у большинства гибридных комбинаций по содержанию сырого белка в зерне наблюдался промежуточный характер наследования (частичное доминирование) и отсутствие реципрокного эффекта.

Анализ наследования содержания лизина в белке показал различные типы наследования (рис. 9).

144с|У8х СПЗС-11х БЬ-126/4х Зерноградское 8Ь-126/4* Зерноградское Зерноградское Зерноградское 204*8Ь-126/4 СПЗС-11 204^-5,8) 204 (Ир^-О.Э) 204(Ьр=-0,1) (Ир=0,2) (Ьр=3,4)

Гибридная комбинация

Рис. 9 - Типы наследования содержания лизина в белке у гибридов ?!

В комбинации 144 ф/8хЗерноградское 204 содержание лизина в белке у родительских форм составило 3,55 и 3,98% соответственно, у гибрида — 2,51%. Значения гетерозиса (Гисг=-36,9%) и степени доминирования (Ьр=-5,8) указывают на депрессию. В комбинации СПЗС-11х144ф/8 наблюдался такой же тип наследования (Ьр=-3,1).

Содержание лизина в белке у гибрида СПЗС-11 хЗерноградское 204 составило 3,31%, а у родителей - 3,29 и 3,98%. Гетерозис отсутствовал (Гист=-16,8%). Степень доминирования, равная -0,9, свидетельствует о неполном доминировании меньшего значения. Такой же тип наследования отмечен в обратной комбинации Зерноградское 204х СПЗС-11, у которой среднее значение гибрида составило 3,47%, а степень доминирования -0,5.

Содержание лизина в белке у родительских форм гибрида Зерноградское 204х8Ь-126/4 составила 3,98 и 2,93% соответственно, а в полученной гибридной комбинации - 3,56%. Истинный гетерозис отсутствовал (Гист =

-10,6%). Степень доминирования (Ир=0,2) указывает на частичное доминирование большего значения. У гибрида 8Ь-126/4хЗерноградское 204 степень доминирования (Ьр=-0Д) свидетельствует о частичном доминировании меньшего значения. Такой же тип наследования отмечен в реципрокной комбинации 144 ф/8х8Ь-126/4.

У родительских форм в комбинации 8Ь-126/4хСПЗС-11 содержание лизина в белке составило 2,93 и 3,29% соответственно, гибрид превосходил их по данному признаку (3,73%). Значения истинного гетерозиса (Гисг=13,4%) и степени доминирования (Ьр=3,4) указывают на сверхдоминирование. В обратной комбинации СПЗС-11*8Ь-126/4 наблюдался такой же тип наследования (Ьр=2,1). Реципрокный эффект отсутствовал.

В большинстве комбинаций скрещивания отмечено доминирование меньшего значения, включая депрессию, частичное и неполное доминирование. По содержанию лизина в изученных комбинациях реципрокный эффект отсутствовал.

По содержанию крахмала проявились различные типы наследования: депрессия, неполное доминирование меньшего значения признака, частичное и неполное доминирование большего значения, а также сверхдоминирование (рис. 10).

Зерноградское СПЗС-11 х СПЗС-11 х ЗЬ-126/4* ЗЬ-126/4*

204*СПЗС-11 ЗЬ-126/4 Зерноградское Зерноградское СПЗС-11

(Ир=-1,6) (Ир=-0,9) 204 фр=0,3) 204^=0,7) (Ьр=1,3)

Гибридная комбинация

0$ 1рГ§с?]

Рис. 10 - Типы наследования крахмала у гибридов Б!

В комбинации Зерноградское 204хСПЗС-11 содержание крахмала у родительских форм составило 68,99 и 66,92% соответственно, у гибрида незначительно ниже - 66,34%. Гетерозис отсутствовал (Гис-, =-3,8%). Степень доминирования, равная -1,6, указывает на депрессию. А в обратной комбинации СПЗС-11 хЗерноградское 204 среднее значение данного признака у гибрида

составило 68,23%, степень доминирования (Ьр=0,3) указывает на частичное доминирование большего значения.

Содержание крахмала у гибрида СПЗС-ИхБЬ-126/4 составило 65,18%, а у родительских форм 66,92 и 64,83% соответственно. Гетерозис отсутствовал (Гист=-2,6%). Степень доминирования (Ьр=-0,7) указывает на неполное доминирование меньшего значения. Подобный тип наследования наблюдался в комбинации 144 ф/8хЗерноградское 204.

В комбинации Зерноградское 204хБЬ-126/4, как и у обратного гибрида, степень доминирования составила 0,7, что свидетельствует о неполном доминировании большего значения. Содержание крахмала у родительских форм составило 68,99% (Зерноградское 204) и 64,83% (БЬ-126/4), у прямого гибрида - 68,45%, а у обратного - 68,40%. В обеих комбинациях гетерозис отсутствовал (Гист.=-0,9%). Влияния цитоплазмы в данной реципрокной комбинации не наблюдалось. Этот же тип наследования отмечен у гибрида БЬ-126/4x144 ф/8.

У гибрида СПЗС-11х144 ф/8 содержание крахмала составило 68,73%, а у родительских форм - 66,92 и 66,41% соответственно. Отмечен истинный гетерозис (Гист =2,7), а степень доминирования, равная 8,1, указывает на сверхдоминирование. Такой тип наследования установлен в комбинациях БЬ-126/4хСПЗС-11 и 144 ф/8*8Ь-126/4.

У большинства гибридов Р] по содержанию крахмала в зерне наблюдалось доминирование больших значений, включая сверхдоминирование, частичное и неполное доминирование. Однако среди гибридов существенного превышения содержания крахмала над родительскими формами не выявлено.

Таким образом, изучение закономерностей наследования основных хозяйственно-ценных признаков, определяющих биохимическое качество зерна, позволило нам оптимизировать и существенно ускорить процесс создания новых сортов и гибридов сорго зернового кормового и пищевого направлений.

3.4 Характеристика новых сортов сорго зернового Зерноградское 88, Антей и гибрида Дюйм

С участием соискателя созданы и переданы на Государственное сортоиспытание сорта Зерноградское 88 (2010 г.), Антей (2011 г.) и гибрид сорго зернового Дюйм (2010 г.).

Сорт сорго зернового Зерноградское 88, который является источником высокого содержания крахмала, создан методом отбора из гибридной комбинации белозёрных форм Хегари крупнозёрное х К-89 (доля участия соискателя - 10%). Сорт раннеспелый (95-97 дней), низкорослый (93-95 см), устойчив к полеганию, поражению болезнями и повреждению вредителями. Зерно белое, открытое, содержит 13,0-13,1% сырого белка, 72,0-73,8% крахмала, 4,0-4,1% сырого жира. Масса 1000 зёрен - 24-26 г. Средняя урожайность за годы исследований (2008-2010 гг.) составила 4,4 т/га.

Гибрид Дюйм создан методом гибридизации ЦМС-линии Деметра С с сортом сорго зернового Зерноградское 88 (источник высокого содержания крахмала) (доля участия соискателя — 10%). Гибрид отличается интенсивным ростом в начальный период развития растений, высота растений - 110-114 см. Зерно оранжевое, содержит 13,1-13,3% сырого белка, 71,6-72,5% крахмала, 3,9-4,0% сырого жира. Масса 1000 зёрен — 26-28 г. Урожайность за годы исследований (2008-2010 гг.) составила 6,5 т/га.

Сорт Антей создан методом отбора и инцухта из гибридной комбинации Скороспелое 65 х К-99 (доля участия соискателя - 15%). Отличается раннеспелостью (вегетационный период составляет 98 дней), высота растений -120 см. Зерно имеет белую окраску, голозерное, содержит 71,0-71,3% крахмала, 4,2-4,3% сырого жира и отличается высоким содержанием (13,4-13,9%) сырого белка. Масса 1000 зёрен - 27-28 г. Урожайность за годы испытаний (2009-2011 гг.) составила 5,5 т/га.

Экономический эффект от возделывания новых сортов Зерноградское 88 составил 3542, Антей - 8691, гибрида Дюйм - 10442 руб./га. Анализ экономической эффективности показал, что возделывание новых сортов и гибрида является рентабельным (рентабельность — 31,1%, 58,9% и 66,0% соответственно).

Биоэнергетический анализ в годы испытаний показал, что новые сорта Зерноградское 88 (КЭЭ=5,2), Антей (КЭЭ=6,2) и гибрид Дюйм (КЭЭ=7,1) имеют коэффициент энергетической эффективности выше, чем у стандарта Хазине 28 на 0,6-2,5, что позволяет считать их возделывание наиболее рациональным.

ВЫВОДЫ

1. Образцы изученной коллекции сорго зернового характеризовались содержанием сырого белка в зерне от 12,2 до 16,9%. К источникам высоко-белковости отнесены образцы Красноплодное 79 (16,9%), БЬ-126/4 (16,7%), ЗР-66 (16,1%) и другие. Установлена слабая отрицательная связь содержания сырого белка с урожайностью зерна (-0,21±0,08), массой 1000 зёрен (-0,13±0,08) и количеством зёрен в метёлке (-0,11±0,08).

2. Содержание лизина в белке у образцов коллекции варьировало от 1,43 до 3,69%. В качестве источников данного признака выделены образцы: Крупинка 2 (3,69%), 1236/09 (3,27%), БЬ-126/4 (3,11%) и к-10773 (3,08%). Корреляционная зависимость между содержанием белка и содержанием лизина в муке положительная (0,49±0,08).

3. У образцов коллекции содержание крахмала в зерне наблюдалось в пределах 65,6 - 72,4%. Белозёрные и желтозёрные образцы к-9228 (72,4%), Снежок 55 (72,2%), Зерноградское 88 (72,1%), Наст 76 (72,0%) и другие выделены в качестве источников высокого содержания крахмала. Установлена средняя отрицательная корреляция данного признака с содержанием сырого белка (-0,58±0,07) и окраской зерновки (-0,36±0,08).

4. У коллекционных образцов отмечено содержание танинов в зерне от

0,04 до 4,53%. Среди низкотаниновых образцов в качестве источников выделены: М-60366 (0,04%), к-6844 (0,06%), к-2736 (0,07%), Аист (0,07%) и другие. Выявлена сильная положительная корреляция этого признака с окраской зерновки (0,80±0,05), средняя отрицательная - с содержанием крахмала (-

0,37±0,08).

5. Изученные образцы коллекции имели содержание сырого жира от 2,77 до 5,32%). В качестве источников выделены образцы с высоким значением данного показателя: СПЗС-11 (5,32%), Хазине 28 (5,19%), 3-108 (5,14) и другие. Отмечена средняя отрицательная связь признака с содержанием крахмала (-0,37±0,08) и положительная - с содержанием белка (0,28±0,08) в зерне.

6. Амплитуда варьирования содержания сырой клетчатки в зерне изученных образцов коллекции была от 1,06 до 2,29%. Источниками низкого содержания сырой клетчатки являются образцы: Джугара 185 (1,06%), Хазине 22 (1,13%), к-3436 (1,16%) и к-6844 (1,18%). Наблюдалась слабая отрицательная взаимосвязь между содержанием сырой клетчатки и массой 1000 зёрен (-0,21±0,08).

7. Анализ комбинационной способности показал, что при создании высокобелковых сортов следует использовать образец вЬ-126/4 с высоким значением ОКС (0,87); высоколизиновых сортов - Зерноградское 204 (0,10); при создании сортов для использования в крахмало-паточной промышленности — Зерноградское 204 с высоким ОКС (0,67) по признаку «содержание крахмала в зерне».

8. У гибридов Б1 сорго зернового по содержанию сырого белка в большинстве комбинаций наблюдалось промежуточное наследование, по содержанию лизина в белке - доминирование меньшего значения, по содержанию крахмала - доминирование большего значения.

9. На Государственное сортоиспытание переданы новые сорта: Зерноградское 88, имеющий урожайность зерна 4,4 т/га, уровень рентабельности 31,1%, коэффициент энергетической эффективности 5,2 и высокое содержание крахмала (72,0-73,8%); Антей, обладающий урожайностью зерна 5,5 т/га, уровнем рентабельности 58,9% и коэффициентом энергетической эффективности 6,2, а также гибрид Дюйм, отличающийся высокими урожайностью (6,5 т/га), уровнем рентабельности (66,0%) и коэффициентом энергетической эффективности (7,1).

РЕКОМЕНДАЦИИ СЕЛЕКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВУ

1. При создании высококачественных сортов и гибридов кормового и пищевого направлений рекомендуется шире использовать выделенные источники высокобелковости (Красноплодное 79, 8Ь-126/4, ЗР-66, ЛБК 28, Юпитер и др.), высокого содержания лизина в белке (Крупинка 2, 1236/09, 8Ь-126/4), высокого содержания крахмала (к-9228, Снежок 55, Зерноградское 88, Наст76 и др.), низкого содержания танинов (М-60366, к-6844, к-2736, Аист, к-5521 и др.), высокого содержания сырого жира (СПЗС-11, Хазине 28, 3-108, 1281-28 и др.), низкого содержания сырой клетчатки (Джугара 185, Хазине 22, к-3436), учитывая выделенные корреляционные связи и установленные закономерности наследования.

2. В производственных условиях расширить экологическое испытание новых сортов Зерноградское 88, Антей и гибрида Дюйм, отличающихся высокой урожайностью и качеством зерна, которые рекомендуется использовать на кормовые и пищевые цели.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации

Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Ковтунов В.В. Комбинационная способность родительских форм и типы наследования крахмала у гибридов Fj сорго зернового [Текст] / В.В. Ковтунов // Труды Кубанского государственного аграрного университета. -2011.-№3(30).-С. 157-160.

2. Ковтунов В.В. Типы наследования протеина в зерне гибридов F] сорго зернового [Текст] / В.В. Ковтунов, С.И. Горпиниченко, П.И. Костылев // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2011. - №66(02). - Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/20n/02/pdiyi3.pdf

3. Ковтунов В.В. Содержание лизина в зерне сорго и наследование этого признака у гибридов Fi [Текст] / В.В. Ковтунов, Н.А. Ковтунова, Н.И. Са-рычева И Зерновое хозяйство России. - 2011. - №6(18). - С. 9-13.

Работы, опубликованные в других изданиях

4. Ковтунов В.В. Качество зерна сорго зернового и пути его улучшения [Текст] / В.В. Ковтунов // Кукуруза и сорго. - 2009. - №6. - С. 10-11.

5. Ковтунов В.В. Основные показатели качества зерна сорго и их взаимосвязь [Текст] / В.В. Ковтунов, С.И. Горпиниченко, П.И. Костылев, Н.Г. Игнатьева // Кукуруза и сорго. - 2010. - №1. - С. 6-7.

6. Ковтунов В.В. Зерно сорго как источник растительного белка для животных [Текст] / В.В. Ковтунов, С.И. Горпиниченко, Н.И. Сарычева, О.А. Лушпина // Молодые ученые — агропромышленному комплексу Поволжья (материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых уче-

ных и специалистов, 24-26 февраля 2010 г.). - Саратов, 2010. - С. 72-74. (’http://www.Foxitsoflware.com')

7. Ковтунов В.В. Исходный материал для селекции сорго зернового [Текст] / В.В. Ковтунов, С.И. Горпиниченко, Н.А. Беседа // Вестник аграрной науки Дона. - 2010. - Вып. 2. - С. 76-80.

8. Ковтунов В.В. Селекция сорго зернового на содержание крахмала [Текст] / В.В. Ковтунов, С.И. Горпиниченко // Зерновое хозяйство России. -2010.-№6(12).-С. 32-34.

9. Ковтунов В.В. Проблемы и результаты по селекции сорго зернового [Текст] / Н.А. Беседа, О.А. Лушпина, В.В. Ковтунов, С.И. Горпиниченко // Зерновое хозяйство России. - 2010. - №6(12). - С. 49-51.

10. Ковтунов В.В. Комбинационная способность отдельных количественных признаков, характеризующих качество зерна сорго [Текст] / В.В. Ковтунов //НиваТатарстана. -2011. -№ 5-6. - С. 42-43.

ЛР 65-13 от 15.02.99. Подписано в печать 17.01.2012. Формат 60x84/16. Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №4

РИО ФГБОУ ВПО АЧГАА 347740, Зерноград, Ростовской области, ул. Советская, 15.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Ковтунов, Владимир Викторович, Зерноград

61 12-6/187

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР имени И.Г. Калиненко Россельхозакадемии

На правах рукописи

Ковтунов Владимир Викторович

УДК 633.174:631.52

ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ СОРГО ЗЕРНОВОГО ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ СОРТОВ И ГИБРИДОВ КОРМОВОГО И ПИЩЕВОГО

НАПРАВЛЕНИЙ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных

растений

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -

кандидат сельскохозяйственных наук Горпиниченко С.И.

Зерноград - 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 4

Глава 1. Обзор литературы 8

1.1. Основные достоинства, народно-хозяйственное значение и направления использования сорго зернового 8

1.2. Происхождение и распространение сорго 16

1.3. Посевные площади, урожайность и валовой сбор зерна

сорго в мире и в России 18

1.4. Особенности строения зерновки 21

1.5. Взаимосвязь между хозяйственно-ценными признаками сорго 23

1.6. Видовой состав сорго зернового 27

1.7. Отличительные черты источников и доноров 30

1.8. Подбор родительских пар и гибридизация 32

1.9. Гетерозис 36

1.10. Комбинационная способность 38

1.11. Особенности наследования признаков, характеризующих биохимическое качество зерна 41

Глава 2. Условия, материал и методика исследований 49

2.1. Почвенно-климатические условия 49

2.2. Исходный материал 53

2.3. Методика исследований 56 Глава 3. Результаты исследований 59

3.1. Изучение коллекции по содержанию основных показателей

качества зерна 59

3.1.1. Сырой белок 59

3.1.2. Лизин 65

3.1.3. Крахмал 68

3.1.4. Танины 71

3.1.5. Сырой жир 76

3.1.6. Сырая зола 79

3.1.7. Сырая клетчатка 81

3.1.8. Сырые БЭВ и сумма кормовых единиц 83

3.2. Комбинационная способность исходных родительских форм 87

3.3. Наследование количественных признаков, определяющих качество зерна, у гибридов ¥i 93

3.3.1. Наследование сырого белка 94

3.3.2. Наследование лизина в белке 96

3.3.3. Наследование крахмала 99

3.4. Характеристика новых сортов сорго зернового Зерноградское 88, Антей и гибрида Дюйм 101

3.5. Экономическая и биоэнергетическая эффективность выращивания новых сортов и гибрида сорго зернового 107

Выводы 112

Рекомендации селекции и производству 114

Список литературы 115

Приложения 136

ВВЕДЕНИЕ

Проблема расширения сырьевой базы для кормления сельскохозяйственных животных в условиях развития животноводства, а также для производства зерна, используемого в перерабатывающей промышленности, весьма актуальна. Создание высокоурожайных сортов и гибридов зернофуражных культур высокого качества в национальном проекте «Развитие агропромышленного комплекса России» рассматривается как основной этап и главное условие развития животноводства, которое невозможно обеспечить без получения гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур, особенно в районах с неблагоприятными климатическими условиями. Потепление климата и недостаток осадков в летний период диктуют необходимость поиска культур, которые в наименьшей степени страдают от негативного влияния климатических условий и позволяют получать стабильную урожайность зерна при высоком их качестве. Среди таких культур для полузасушливых и засушливых зон Северного Кавказа большие перспективы в плане стабилизации производства фуражного и продовольственного зерна имеет сорго зерновое. Это высокоурожайная, засухоустойчивая, не требовательная к почвам культура может использоваться на кормовые, пищевые и технические цели.

Наряду с проблемами создания высокопродуктивных и раннеспелых сортов, актуальными задачами современной селекции является улучшения качества зерна сорго и повышение его биологической ценности. Потенциальные возможности улучшения качества зерна сорго далеко не исчерпаны и его глубокое изучение может дать селекционерам необходимый исходный материал для создания высококачественных сортов и гибридов сорго зернового. В связи с этим, знание характера наследования основных признаков, отвечающих за качество зерна, позволит более целенаправленно подбирать ценный исходный материал и предвидеть результаты будущих скрещиваний.

Цель и задачи исследований. Цель - создание и изучение исходного материала сорго зернового по основным признакам качества зерна для селек-

ции сортов и гибридов кормового и пищевого направлений. Для ее достижения были поставлены следующие задачи:

- изучить коллекцию сорго зернового и выделить источники ценных признаков, определяющих качество зерна;

- выявить корреляционную связь между основными биохимическими показателями и другими ценными признаками;

- подобрать родительские формы, контрастно различающиеся по содержанию сырого белка;

- провести гибридизацию по диаллельной схеме 4^4;

- оценить комбинационную способность;

- изучить характер наследования основных признаков качества зерна у полученных гибридов V];

- дать экономическую и биоэнергетическую оценку новым сортам Зер-ноградское 88, Антей и гибрида Дюйм.

Научная новизна. Впервые проведено комплексное изучение исходного материала по показателям качества зерна сорго зернового в условиях Ростовской области. Выделены источники высокого содержания сырого белка, лизина, крахмала, сырого жира, пониженного содержания танинов и сырой клетчатки, которые в дальнейшем будут включены в селекционный процесс. В результате гибридизации образцов, различающихся по содержанию сырого белка в зерне, получен новый ценный селекционный материал. Определена комбинационная способность родительских форм и установлены закономерности наследования основных биохимических показателей качества зерна.

Теоретическая и практическая ценность работы. Использование в селекционной работе выделенных источников ценных признаков, определяющих качество зерна, и установленных закономерностей наследования этих признаков позволяет создавать высококачественные сорта и гибриды сорго зернового. На Государственное сортоиспытание с участием автора пе-

реданы сорта сорго зернового Зерноградское 88, Антей и гибрид Дюйм, превосходящие стандарт по урожайности и качеству зерна.

Апробация работы. Исследования проведены в 2008-2010 гг. в соответствии с планом научно-исследовательских работ Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур имени И.Г. Калиненко Россельхозакадемии по теме 04.03.02.01 «Выделить генисточники и доноры ценных признаков для селекции новых сортов и гибридов сорго зернового, обеспечивающих экологически безопасное, эффективное их возделывание». Основные положения по теме диссертации докладывались на ученых советах ГНУ ВНИИЗК Россельхозакадемии (2009-2011 гг.), областных конференциях ВОГиС (г. Ростов-на-Дону, 20102011 гг.), в школе молодых ученых «Экологическая генетика сельскохозяйственных растений» (п. Дивноморск, Краснодарский край, 2009 г.), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Молодые учёные - агропромышленному комплексу Поволжья» (г. Саратов, НИИСХ Юго-Востока, 2010 г.), научно-практической конференции «Инновационные технологии в растениеводстве» (г. Зерноград, АЧГАА, 2009-2011 гг.), Международной научной конференции «Экология, генетика, селекция на службе человечества» (ГНУ Ульяновский НИИСХ Россельхозакадемии, 2011 г.), Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных «Конкурентоспособная научная продукция - АПК России», посвящённой памяти Р.Г. Гареева (г. Казань, ТатНИИСХ Россельхозакадемии, 2011 г.), где соискатель стал лауреатом конкурса молодых учёных.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Комплексная оценка коллекционных образцов сорго зернового по признакам, определяющих качество зерна;

2. Источники и закономерности наследования признаков отвечающих за качество зерна;

3. Новые сорта сорго зернового Зерноградское 88, Антей и гибрид Дюйм.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, основных выводов и предложений для селекции и производства, списка литературы, состоящего из 191 наименований, в том числе 49 иностранных. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, включает 12 таблиц, 40 рисунков и 7 приложений. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 статей, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Представленная работа написана на основании экспериментального материала, выполненного лично автором в течение 2008-2010 гг.

Искреннюю благодарность автор выражает лаборантам и сотрудникам лабораторий селекции и семеноводства сорго зернового и кормового, а также лаборатории биохимической оценки селекционного материала за оказанную помощь по закладке опыта и получению первичного цифрового материала.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Основные достоинства, народно-хозяйственное значение и направления использования сорго зернового

Сорго - уникальное злаковое растение, как по своим биологическим особенностям, так и по хозяйственно-ценным признакам. Основные достоинства культуры - исключительная засухоустойчивость, солевыносливость, высокая урожайность, стабильность урожаев по годам и универсальность использования (Раева С.А., 2005).

Выделяется ряд основных направлений использования сорго зернового.

Кормовое направление. Сорго получило высокую оценку не только как урожайная засухоустойчивая культура, но и как культура, имеющая прекрасные кормовые качества. Зерно сорго является фуражным и основное его назначение - получение корма для сельскохозяйственных животных. Поэтому от качественных показателей, переваримости и питательности в определённой мере зависит целесообразность его использования. Корма из сорго можно использовать в рационах крупного рогатого скота, свиней, лошадей, кроликов, сельскохозяйственной птицы и прудовых рыб (Алабушев A.B., 2004, 2007; Яромц A.B., 2009). Они положительно влияют на их рост и развитие, обеспечивают высокий уровень продуктивности и хорошее качество продуктов животноводства. Качество корма зависит от количества и соотношения различных химических элементов, входящих в состав сухого вещества. К ним относятся азотные вещества, которые объединяются под общим названием сырой белок, безазотистые экстрактивные вещества (жиры, клетчатка, крахмал, сахар и др.), минеральные вещества (кальций, фосфор, калий, йод, кобальт и др.), витамины (А, В, С, Д, Е и др.).

В современных условиях показатели химического состава кормов являются основной оценкой их питательности, так как дают им всестороннюю характеристику. По своему химическому составу и питательной ценности

сорго соответствует таким культурам, как ячмень и кукуруза, а по некоторым показателям превосходит их (Алабушев A.B., 2004, 2007; Даниленко Ю.П., 2010). В 100 кг зерна сорго содержится 119-120 кормовых единиц и около 1100 МДж обменной энергии. Зерно сорго содержит 70-75% крахмала, 1215% белка, 3,5-4,5% жира, 2,4-4,8% клетчатки, 1,2-3,2% золы (Исаков Я.И., 1975, 1982; Шепель H.A., 1989, 1994; Алабушев A.B., 2004, 2007).

Сорго является в основном кормовой культурой, поэтому контроль содержания питательных веществ в процессе выведения сортов и гибридов, по мнению Б.Н. Малиновского (1990), должен быть обязательным. Основными показателями качества для зерна являются содержание белка и незаменимых аминокислот.

Благодаря высокому содержанию незаменимых аминокислот белок сорго имеет большую биологическую ценность. В каждом килограмме зерна содержится 5,1-7,3 г валина, 0,9-1,0 г триптофана, 3,2-5,0 г треонина, 1,4-5,0 г лизина, 2,5-3,3 г метионина, 4,5-13,3 г аргинина, 3,5-5,4 г фенилаланина, 1,95,5 г гистидина, 4,2-5,3 изолейцина (Алабушев A.B., 2007). Таким образом, по содержанию незаменимых аминокислот сорговое зерно можно характеризовать как равноценное зерну кукурузы (Бондарев В.А., 1977; Rostagno H.S., 2000). В работе A. Austin (1972) отмечено, что изучение аминокислотного состава белка различных форм сорго, проведённое в ряде стран, выявило существенные различия между образцами по содержанию белка - от 8,8% до 21,0% и по количеству лизина в белке - от 0,72% до 3,37%.

Высокая питательная ценность и сбалансированный аминокислотный состав зерна сорго зернового подтверждаются исследованиями, проведёнными группой учёных ГНУ ВНИИ кормов имени Вильямса и ГНУ ВНИИЗК Россельхозакадемии на пяти сортах селекции Государственного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института зерновых культур имени И.Г. Калиненко Россельхозакадемии (Аист, Хазине 28, Лучистое, Орловское, Зерноградское 53) (Фицев А.И., 2009).

По данным A.A. Стафийчук (1967) и В.Я. Щербакова (1983), зерно сорго отличается также более высоким, по сравнению с кукурузой и ячменём, содержанием макро- и микроэлементов. В нём содержится в 1,5 раза больше кальция, в 4 и 1,3 раза соответственно калия и магния, чем в зерне кукурузы. Ячменное зерно по макроэлементному составу почти идентично сорговому. По содержанию основных микроэлементов сорго не уступает ячменю и превосходит кукурузу. Более высокое содержание в зерне сорго некоторых аминокислот, микро- и макроэлементов, по отношению к зерну кукурузы и ячменя, свидетельствует о способности взаимодополнять при включении их в состав комбикормов для всех видов сельскохозяйственных животных и птицы.

В зерне сорго содержится провитамин каротин, витамины группы В, рибофлавин; фосфорсодержащие вещества - фосфолипиды, фитин и минеральные соли фосфора, магния и калия. Содержание каротина в зерне сорго зависит от сортовых особенностей, а также от условий выращивания. В зёрнах с красной и жёлтой окраской больше каротина, чем в зёрнах с белой окраской (Шорин П.М., 1973; Шепель H.A., 1989).

У некоторых сортов сорго зернового в семенных оболочках, имеющих желтовато-бурую, чёрную или красную с разными оттенками окраску, содержится от 0,02 до 0,52% дубильных веществ танинов, которые придают зерну вяжущий, немного горьковатый вкус (Алабушев A.B., 2004). По данным R.O. Муег (1986), содержание танинов в зерне сорго колебалось от 0,1 до 3,6%, а в исследованиях, проведённых В.И. Лихопой (1992), данный показатель варьировал от 0,01 до 2%. По мнению П.М. Шорина (1973), наибольшее количество дубильных веществ содержится в плёнчатом зерне и в молодых зелёных семенах. Однако, в связи с тем, что содержание оболочки в зерне составляет всего 6-8%, танины не снижают кормовую ценность зерна. Известно также, что дубильные вещества в небольшом количестве оказывают огромное влияние на организм животных, они укрепляют стенки кровеносных сосудов, влияют на их проницаемость и являются аналогами витамина С,

так как усиливают отложение и усвоение аскорбиновой кислоты организмом. Дубильные вещества вызывают также коагуляцию белков корма и этим способствуют более полному перевариванию и усвоению организмом белковой части рациона (Загорча К.Л., 1959; Rostagno H.S., 1973; Magalhaes P.C., 2000; Алабушев A.B., 2004). По данным Г.В. Жадько (1990), танины образуют соединения с белками, которые не распадаются в пищеварительном тракте животных и птиц, снижая тем самым переваримость белка. Высокое содержание танинов негативно воздействует на животных, происходит торможение активности пищеварительных ферментов, увеличивается количество аномалий и заболеваний (Musharaf N.A., 1991; Bennick А., 2002; Hassan I.A., 2003; Кас-самединова А.И., 2008). Танины уменьшают усвояемость поглощенных питательных веществ от 3 до 15% (Hagerman А.Е., 1994, 1997). Антипитательные свойства танинов у сорго отмечены в исследованиях учёных L.G. Butler (1990, 1992), К.Т. Chung (1998) и А.Е. Hagerman (1998). Однако, по мнению М. Gualtieri (1990) и C.D. Amira (1992), зерно сорго с низким содержанием танинов может полностью заменить кукурузу в кормлении домашней птицы, а по данным исследователей Я.И. Исакова (1975) и Г.В. Жадько (1990), при неблагоприятных условиях прорастания танины предохраняют семена от плесневения, а всхожесть их выше по сравнению с низкотаниновыми сортами, и эти сорта, к тому же, более раннеспелые.

Пищевое направление. Кроме использования на кормовые цели, зерно сорго применяется как сырьё для спиртовой и крахмало-паточной промышленности, а также для производства крупы (Сергеева А.Т., 1990; Шепель H.A., 1994; Малиновский Б.Н., 1995; Смиловенко Л.А., Соколов С.Л., 2003). Статус продовольственной культуры сорго зерновое сохранило лишь в Юго-Западной Азии (Индия), в Экваториальной и Южной Африке. Здесь сорго -основное хлебное растение, с которым связана жизнь миллионов людей (Klopfenstein C.F., 1995; Казакова A.C., 1999; Godwin I.D., 2000; Шепель H.A., 2004; Дремлюк Г.К., 2008).

По мнению A.C. Казаковой (1995), зерно сорго в зависимости от направления использования должно обладать рядом качеств: так, для крахмало-паточной промышленности необходимо низкое содержание белка и жира, и высокое содержание крахмала в зерне; для крупы, наоборот, повышенное содержание белка и низкое содержание танинов.

В исследованиях Т.С. Захаренко (1990) выход крупы из зерна сорго колебался в зависимости от сорта от 58,7 до 82,4%. Испытания показали возможность широкого использования крупы сорго для произв