Оценка исходного материала в селекции озимой пшеницы на комплексную адаптивность и качество зерна в условиях степной зоны Южного Урала

Денисова, Светлана Ивановна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Оценка исходного материала в селекции озимой пшеницы на комплексную адаптивность и качество зерна в условиях степной зоны Южного Урала
ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Оценка исходного материала в селекции озимой пшеницы на комплексную адаптивность и качество зерна в условиях степной зоны Южного Урала"

На правах рукописи

ДЕНИСОВА СВЕТЛАНА ИВАНОВНА

ОЦЕНКА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА В СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ НА КОМПЛЕКСНУЮ АДАПТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА В УСЛОВИЯХ СТЕПНОЙ ЗОНЫ ЮЖНОГО УРАЛА

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

С Ул'З ¿\л\1

Пенза 2012

005011500

Диссертационная работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный аграрный университет».

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Краснова Лилия Ильинична

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Карпова Лидия Васильевна; кандидат сельскохозяйственных наук Серков Валерьян Александрович

Ведущая организация: ГНУ Оренбургский НИИСХ РАСХН

Защита диссертации состоится 2 марта 2012 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.01 при ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская Г'СХА».

Автореферат разослан «30» января 2012 года

Учёный секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Цлб/.цм "

/У В.А. Гущина

■' О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Пшеница - основная продовольственная культура Российской Федерации. На Южном Урале её выращивание сосредоточено в лесостепной, степной и сухостепной зонах. В структуре посевов зерновых культур региона пшеница занимает 40-45%. Резервом увеличения валового сбора зерна в степной зоне Южного Урала является возделывание озимой пшеницы - культуры с высоким потенциалом продуктивности. Она лучше яровой использует биоклиматический потенциал в регионе выращивания, при возделывании адаптивных сортов и научно обоснованной технологии обеспечивает гарантированный урожай зерна.

Созданные и включённые в Государственный реестр для возделывания в условиях Оренбургской области сорта озимой пшеницы зимостойкие и продуктивные, но недостаточно устойчивые к наиболее распространённым и вредоносным болезням вирусного, бактериального, грибного происхождения. Эти сорта требуют также селекционного совершенствования и по качеству зерна.

В решении сложных задач современного растениеводства важная роль принадлежит адаптационной селекции (Жученко A.A., 1994). Успех селекционной работы в значительной степени определяется характером исходного материала и полнотой его изученности. Создание сортов, отвечающих современному производству, требует выявления морфофизиологических признаков адаптационного и компенсационного значения, характеристики их взаимосвязи с погодными факторами в процессе онтогенеза.

Для решения селекционной задачи сочетания в сорте трудносовместимых ценных признаков необходимо при гибридизации использовать принципиально новый исходный материал. В этой связи в условиях местной зоны весьма актуально изучение современных сортов степных экотипов и образцов мировой коллекции ВНИИРа, дифференцированных по происхождению, селекционной ценности признаков и свойств. Это позволит при внутривидовой гибридизации с сортами местной селекции ускорить формообразовательный процесс ценных константных растений.

Цель и задачи исследований. Цель исследований — изучить, выявить и создать ценный исходный материал для дальнейшего селекционного совершенствования озимой мягкой пшеницы местного агроэкотипа по устойчивости к биотическим и абиотическим факторам произрастания в сочетании с высокой зерновой продуктивностью и качеством зерна.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

• изучить современные сорта озимой мягкой пшеницы степных экотипов (восточного, волжского и южного) и сортообразцы рабочей коллекции по комплексу адаптивно- и хозяйственно- ценных признаков и свойств, выделить возможные источники признаков высокого качества зерна, продуктивности, устойчивости к комплексу неблагоприятных факторов

произрастания, наиболее распространённых и вредоносных патогенов и вовлечь лучшие из них в гибридизацию с сортами местной селекции;

• выделить по «критическим» периодам роста и развития озимой пшеницы ведущие онтогенетические признаки и обосновать их использование при подборе родительских форм в селекции на адаптивность;

• создать гибридные популяции и дать им оценку по хозяйственно-биологической ценности при разных типах скрещивания;

• определить параметры и корреляционные взаимосвязи признаков хозяйственно-биологического значения для эффективного отбора на адаптивность селекционного материала из гибридных популяций;

• на основе комплексной оценки в полевом испытании выделить из созданных гибридных популяций перспективные селекционные линии и дать им необходимую хозяйственно-биологическую характеристику. Научная новизна. В условиях степной зоны Южного Урала проведена

оценка современных сортов и селекционных линий озимой мягкой пшеницы степных экотипов по комплексу адаптивно- и хозяйственно-ценных признаков и свойств. Выделен и привлечён для селекции принципиально новый исходный материал - сорта и образцы, обладающие устойчивостью к биотическим факторам произрастания в сочетании с продуктивностью и качеством зерна. Обоснованы адаптивно-ценные в засушливых условиях степной зоны биологические признаки, определяющие зерновую продуктивность, и на этой основе усовершенствована методика отбора селекционных форм из гибридных популяций, повышающая его эффективность. Детализирована оценка адаптивности сортов с учётом интенсивности и согласованности органообра-зовательных процессов по формированию элементов продуктивности колоса. На основе гибридизации и последующего отбора созданы и переданы в селекционный процесс ценные линии, сочетающие продуктивность, адаптивность и высокое качество клейковины, и тем самым подтверждена возможность объединения в одном генотипе ценных трудносочетаемых признаков и свойств.

Практическая значимость работы и реализация результатов исследований. Выделены источники устойчивости к неблагоприятным факторам произрастания в степной зоне Южного Урала, устойчивости к наиболее вредоносным болезням, высокой продуктивности и качества зерна, создано 9 гибридных популяций и в них отобрано 546 перспективных селекционных линий, сочетающих комплекс хозяйственно-ценных признаков и свойств, которые включены в селекционную программу озимой пшеницы в Оренбургском ГАУ. Усовершенствована методика отбора элитных растений из гибридных популяций.

Основные положения, выносимые на защиту:

• результаты изучения современных сортов и селекционных линий озимой мягкой пшеницы степных экотипов по комплексу ценных признаков и свойств;

• особенности роста и развития растений исходного материала как биологическая основа адаптации в процессе онтогенеза;

• корреляционные взаимосвязи хозяйственно-биологических признаков на организменном и ценотическом уровнях;

• усовершенствованная методика отбора элитных растений;

• созданные гибридные популяции и результаты оценки отобранных в них перспективных селекционных линий на комплексную адаптивность и качество зерна.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на IV научно-практической конференции «Студенты и аспиранты в науке - 2010» с международным участием (Оренбург, 2010), на международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ВНИИ мясного скотоводства (Оренбург, 2010), на заседаниях Ученого совета ФГБОУ ВПО ОГАУ (Оренбург, 2008-2011).

По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе три в изданиях по перечню ВАК при Министерстве образования и науки РФ.

Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений в селекционную практику. Работа изложена на 167 страницах печатного текста, содержит 44 таблицы, 7 рисунков и 16 приложений. Список литературы включает 217 источников, в том числе 26 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 2007-2010 гг. на территории учебно-опытного поля ОГАУ, расположенного в степной зоне Южного Урала. Почва опытного участка — чернозём южный среднемощный карбонатный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое почвы (0 - 30 см) 4,74,9%.

Гидротермические условия в годы исследований были контрастными и отражали особенности климата региона. Метеоусловия вегетации в 2006-2007 гг. можно считать относительно благоприятными для роста и развития озимой пшеницы (ГТК посев - полная спелость = 1,70), однако распределение осадков было крайне неравномерным (избыточное увлажнение в периоды «возобновление вегетации весной (ввв) - выход в трубку» и «восковая - полная спелость»). Метеоусловия вегетации в 2007-2008 гг. - среднеблагопри-ятные (вследствие продолжительной теплой осени проявилась повышенная активность цикад, что привело к распространению вирусной инфекции, засушливость периода «ввв — выход в трубку» способствовала усилению заражённости растений озимой пшеницы в весенне-летний период произрастания вирусами). Метеоусловия вегетации в 2008-2009 гг. наименее благоприятные в сравнении с предыдущими годами (пониженный температурный режим пе-

риода осенней вегетации, вследствие чего растения ушли в зиму слаборас-кустившимися; засушливость периода «ввв - выход в трубку» (ГТК=0,05) и «молочная - восковая спелость» (ГТК=0,31)). Метеоусловия вегетации в 2009-2010 гг. - экстремально засушливые (ГТК периода «ввв - полная спелость» = 0). Такое разнообразие погодных условий позволило выявить особенности адаптивности сортов.

В качестве исходного материала для селекции были взяты:

• включённые в Государственный реестр РФ для возделывания в Оренбургской области полуинтенсивные сорта озимой мягкой пшеницы селекции Оренбургского ГАУ: Оренбургская 105, Пионерская 32 и Колос Оренбуржья (проходит государственное сортоиспытание);

• 12 сортов озимой мягкой пшеницы зерноградской (ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко) селекции, обладающих по данным оригинатора устойчивостью к биотическим факторам, высокой продуктивностью и качеством зерна, отвечающим требованиям сильной и ценной пшеницы;

• 220 сортообразцов озимой мягкой пшеницы из мировой коллекции ВНИИРа - источников устойчивости к болезням и высокого качества зерна.

Основным методом для создания исходного селекционного материала была внутривидовая гибридизация с последующими индивидуальным отбором из гибридных популяций второго поколения и оценкой выделенных константных (546) и перспективных (15) линий.

Полевые опыты закладывали на полях селекционного севооборота по чёрному пару. Посев проводили в общепринятые для местной зоны сроки (конец 3 декады августа) с учётом специфики методики закладки опытов разного назначения.

За годы исследований выполнены следующие полевые опыты.

• Экологическое сортоиспытание с целью изучения адаптивности современных сортов степных экотипов (оренбургской, саратовской и зерноградской селекции). Повторность 4-кратная, учётная площадь делянки 20 м2 (Методика государственного сортоиспытания с.-х. культур, 1971, 1985).

• Коллекционный питомник - изучение образцов мировой коллекции ВНИИРа. Повторность однократная, учётная площадь делянки 5-10 м2 (Методические указания ВИРа по изучению мировой коллекции пшеницы, 1973, 1977).

• Гибридный питомник - изучение полученных гибридных популяций в сравнении с родительскими формами. Повторность однократная, учётная площадь делянки 5-10 м (Методические указания по проведению полевого опыта на ранних этапах селекции зерновых культур (Коновалов Ю.Б., 1982).

• Селекционный и контрольный питомники - изучение селекционных линий, полученных в результате отбора из гибридных популяций по

комплексу адаптивных и хозяйственно-ценных признаков (Методические указания по проведению полевого опыта на ранних этапах селекции зерновых культур (Коновалов Ю.Б., 1982).

Оценка сортов и линий проводилась в сравнении с сортом Саратовская 90, принятым в госсортоиспытании за стандарт. При оценке зимостойкости дополнительно за стандарт приняли сорт местной селекции Оренбургская 105.

Посев экологического сортоиспытания, коллекционного и контрольного питомников производили сеялкой СН-16, норма высева 400 всхожих семян на 1 м2. Посев гибридного питомника осуществляли сеялкой СН-16 с использованием высевающего аппарата порционного типа, с той же нормой высева. Селекционный питомник закладывали ручной сажалкой с междурядьем 15 см из расчёта 40 зёрен на погонный метр.

В соответствии с целью и задачами исследований для оценки характера адаптивности сортов к комплексу абиотических и биотических факторов в процессе онтогенеза выполняли:

• изучение особенностей роста и развития сортообразцов в различных погодных условиях путем проведения фенологических наблюдений по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1985);

• оценку зимо- и засухоустойчивости на основе учета сохранности растений после перезимовки (в баллах), выживаемости растений и продуктивных побегов на конец вегетации, степени реализации элементов продуктивности растений в условиях засухи;

• оценку устойчивости к болезням - бурой листовой ржавчине, мучнистой росе, септориозу колоса, корневой гнили, вирусным болезням по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1985); степень поражения и тип иммунности бурой ржавчины устанавливали по шкале Страхова (Гешеле, 1971), интенсивность развития мучнистой росы и септориоза - по шкале James (1971);

• оценку сортов на интенсивность и согласованность морфологических процессов по формированию элементов продуктивности колоса (числа колосков и зёрен, массы зерна и массы 1000 зёрен) на основе ретроспективного анализа (Дворянкин, Морозова, Вегнер, 1980);

• учёт зерновой продуктивности и её структуры по методике государственного сортоиспытания с.-х. культур (1985); урожайность определяли методом сплошного обмолота комбайном Сампо-130 с приведением к стандартной влажности; структуру урожая - по пробному снопу;

• расчёт взаимосвязей урожайности и показателей элементов зерновой продуктивности колоса с биологическими показателями роста и развития растений озимой пшеницы;

• технологическую оценку зерна, которая включала определение натуры зерна, стекловидности, количества и качества клейковины в зерне по

ГОСТам, содержания белка (по Къельдалю), показателя седиментации (по Пумпянскому, 1971), твёрдозёрности, времени брожения теста (микрометод Пельшенке);

• определение реологических свойств теста и хлебопекарную оценку по соответствующим ГОСТам;

• статистическую обработку экспериментальных данных методами вариационного, дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов (Доспехов, 1985) на ЭВМ по специально разработанным программам из пакета «Анализ» для Microsoft Excel.

ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА К АБИОТИЧЕСКИМ И БИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ ПРОИЗРАСТАНИЯ

Характер адаптации сортов к абиотическим и биотическим факторам в связи с особенностями роста и развития Биологические основы адаптации в процессе онтогенеза. Адаптивность сортов определяется комплексом хозяйственно-биологических показателей. Среди свойств устойчивости к абиотическим факторам большое значение принадлежит особенностям роста и развития растений как биологической основе, определяющей тип спелости, специфику формирования элементов структуры урожая.

По результатам изучения сортов зерноградской селекции в годы исследований более короткий период вегетации (311-312 дней) в сравнении с районированными сортами (315-316 дней) был у сортов: Дар Зернограда, Станичная, Дон 95, Ермак. Эти сорта, за исключением сорта Дар Зернограда, имели более высокую урожайность (3,49-3,57 т/га), чем стандарт Саратовская 90. Поэтому, с учётом слабой отрицательной взаимосвязи между продолжительностью вегетационного периода и урожайностью, в условиях степной зоны селекционную значимость в качестве исходного материала представляют высокоурожайные среднераннеспелые сорта.

Следует отметить, что в Оренбургской области в связи с частыми засухами во второй половине вегетации о типе спелости сортов следует судить по срокам колошения, так как в последующие фазы различия нивелируются. По данным фенологических наблюдений в течение трёх лет полевого испытания, раньше всех колошение отмечено у сортов Станичная, Донской сюрприз и Ермак. Следовательно, им свойственно биологически обусловленное проявление раннеспелости независимо от сложившихся погодных условий произрастания.

В условиях местного региона в селекции озимой пшеницы на адаптивность первостепенное значение имеет зимостойкость. В связи с отсутствием в годы испытаний экстремальных условий в зимний период большинство сортов экологического испытания по числу растений, погибших за зиму, су-

щественно не отличалось от стандартных сортов (Саратовская 90, Оренбургская 105).

Выживаемость растений за вегетацию, когда проявлялось совместное действие неблагоприятных факторов осеннего и весенне-летних периодов, во все годы исследований сильно варьировала в зависимости от сорта. В 2007 г. выживаемость растений за вегетацию составила от 55 (Дон 105) до 80% (Саратовская 90), в 2008 г. - от 51 (Спартак) до 71% (Станичная, Дон 93), в 2009 г. - от 64 (Саратовская 90) до 90% (Донской сюрприз). Сохранность растений озимой пшеницы в процессе онтогенеза является важным показателем и его необходимо учитывать при оценке адаптивности сортов в резкоконтинентальных условиях, характерных для Оренбуржья. Лучшими за годы исследований по сохранности продуктивных растений в период вегетации были сорта Зарница, Донской маяк, Дон 95, Донской сюрприз, Ермак, Пионерская 32, что определяет их селекционную ценность в качестве исходного материала в местных условиях произрастания.

Исследованиями установлено, что урожайность озимой пшеницы в местных условиях лимитируется продолжительностью основных межфазных периодов: осенью - «кущение - конец осенней вегетации», в весенне-летний период - «возобновление вегетации весной - колошение». Выявлена стартовая роль осеннего периода вегетации по формированию адаптивности к неблагоприятным условиям перезимовки и заложению потенциала урожайности.

В проведенных исследованиях значение продолжительности кущения в осенний период вегетации подчёркивается наличием её корреляционной взаимосвязи с продолжительностью периода «выход в трубку - колошение» (г = -0,62*) с числом зёрен в колосе (г = 0,43*) и массой зерна колоса (г = 0,46*).

Продолжительность периода «кущение - конец осенней вегетации» в зависимости от гидротермических условий, изменялась в широких пределах - от 11 до 49 дней. Во все годы наиболее продолжительным этот период был у сортов Станичная, Дон 95, Зарница, Ермак, Дон 105, Дар Зернограда (31 день). При этом данные сорта характеризовались более высокими показателями массы зерна и озернённости колоса.

В период весенне-летней вегетации наиболее «критическими» периодами в формировании, а затем и в реализации урожайного потенциала сорта являются «выход в трубку - колошение», «цветение - оплодотворение», а затем налив зерна. Неблагоприятными абиотическими факторами в эти периоды онтогенеза являются засушливые условия, стрессовое действие которых в период «выход в трубку - колошение» оказывает влияние на формирование различных элементов структуры урожая: количество продуктивных стеблей растения, зерновую продуктивность колоса боковых побегов в сравнении с главным.

' Основополагающим биологическим показателем проявления устойчивости сортов к засухе в процессе онтогенеза является сокращение продолжительности «критических» межфазных периодов. Продолжительность периода «выход в трубку - колошение» у всех сортов была в прямой зависимости от гидротермических условий: более короткой она была при дефиците влаги в этот период (16-20 дней, 2007 г.), а наиболее продолжительной - при благоприятном гидротермическом режиме (24-32 дней, 2008 г.).

Анализ условий вегетации предыдущего периода показал, что на увеличение продолжительности периода «выход в трубку - колошение» оказал влияние пониженный температурный режим осени 2008 г. (всходы - конец осенней вегетации), который не обеспечил соответствующее развитие растений и заложение урожайного потенциала, свойственного генотипу сорта. В этих условиях наибольшую зерновую продуктивность пшеничного агроцено-за (3,84...3,62 т/га против 3,39 т/га у стандартного сорта) сформировали только три сорта: Пионерская 32 (3,84 т/га), Ростовчанка 3 (3,83 т/га) и Станичная (3,62 т/га). Это свидетельствует о достоинствах адаптивности данных сортов к местным условиям при неблагоприятной осени.

Сорт Станичная, который во все годы испытаний стабильно входил в группу высокопродуктивных сортов, имея продолжительность периода «выход в трубку - колошение» от 18 до 24 дней, определяет его адаптивную пластичность и селекционную значимость в качестве родительской формы при скрещивании с сортами местной селекции.

Следует отметить, что по результатам полевых оценок все сорта в годы исследований независимо от продолжительности периода «выход в трубку -колошение» имели довольно высокую количественную выраженность числа продуктивных колосков и зёрен в колосе (табл. 1).

Засушливые условия 2009 г. в период «колошение - полная спелость» повлияли на выраженность элементов структуры урожая. Поэтому по степени снижения урожайности и показателей её слагающих элементов в 2009 г. (при ГТК = 0,70), в сравнении с более благоприятными по гидротермическим режимам годами (при ГТК ср. 2007,2008 гг.= 1.2), судили о реакции сортов на негативное действие засухи.

Экспериментальные данные показали, что в условиях 2009 г. районированные сорта проявили достаточно высокую адаптивность в реализации урожайности (63,9-91,0%). Однако лучшими были только сорта Дон 95 и Ростовчанка 3. В сравнительно засушливом году больше всего «пострадала» масса зерна с колоса. С учётом абсолютного и относительного (%) значений этого показателя сорта местной селекции требуют селекционного совершенствования при использовании в качестве доноров сортов Ростовчанка 3 (по озернённости) и Ермак (по массе 1000 зёрен).

Полевые испытания сортов в годы, различающиеся по гидротермическим условиям произрастания, позволили дать им оценку по устойчивости к биотическим факторам.

Таблица 1 - Степень реализации урожайности и ее элементов у сортов озимой пшеницы в наиболее засушливый год (2009) по отношению к годам с более благоприятными гидротермическими условиями произрастания (2007, 2008)

Сорт Урожайность, т/га Число продуктивных стеблей на 1м2 Число Масса, г

продуктивных колосков в колосе зерен в колосе зерна с колоса 1000 зерен

Среднее за 2007 и 2008 гг. (благоприятные условия)

Саратовская 90 (в^ 3,12 457 15,84 30,24 1,15 38,02

Оренбургская 105 3,22 478 16,61 32,67 1,21 37,79

Пионерская 32 3,55 476 16,17 31,95 1,19 38,86

Колос Оренбуржья 3,85 457 16,03 26,83 1,09 39,57

Дон 95 3,96 542 16,66 37,46 1,37 35,86

Зерноградка11 3,47 493 15,17 32,32 1,20 37,26

Ростовчанка 3 4,10 510 15,56 36,13 1,19 37,89

Станичная 3,83 422 16,07 33,86 1,37 41,25

Донской маяк 3,21 429 15,19 31,00 1,24 39,79

Донской сюрприз 3,47 482 14,44 26,71 1,08 38,81

Зарница 3,43 455 16,10 25,97 1,13 41,74

Ермак 3,66 480 14,99 31,49 1,31 41,33

Дон 93 3,23 437 15,40 31,69 1,29 42,27

Дон 105 3,23 468 16,32 38,02 1,29 34,74

Дар Зернограда 3,49 397 15,53 33,90 1,35 38,42

Степень реализации в 2009 г., %

Саратовская 90 (St) 91,0 75,5 87,8 81,1 71,3 86,9

Оренбургская 105 86,0 83,9 93,1 75,8 66,9 86,2

Пионерская 32 69,3 92,4 79,6 72,2 66,4 74,9

Колос Оренбуржья 63,9 86,2 83,8 93,1 70,6 77,7

Дон 95 70,7 75,8 85,0 73,1 54,0 74,3

Зерноградка 11 77,2 76,7 90,7 91,3 78,3 85,3

Ростовчанка 3 66,6 86,5 86,8 75,0 65,5 75,4

Станичная 78,3 90,9 85,7 77,3 64,2 80,7

Донской маяк 82,6 82,1 82,7 82,5 66,1 78,9

Донской сюрприз 72,6 95,4 76,5 80,5 65,7 84,4

Зарница 63,6 82,0 85,2 81,4 63,7 81,5

Ермак 86,6 80,0 86,5 87,5 74,8 86,4

Дон 93 87,3 86,7 89,0 88,4 72,1 77,7

Дон 105 76,5 77,4 85,0 71,7 58,9 78,6

Дар Зернограда 72,2 92,2 83,3 74,4 59,3 81,9

В 2007 и 2008 гг., довольно благоприятных по увлажнению, отмечено развитие и распространение мучнистой росы и бурой ржавчины. По результатам оценки полевой устойчивости сорт Дон 105 показал высокую устойчивость к мучнистой росе, слабовосприимчивыми были сорта Зерноградка 11, Зарница, Ермак, Дон 93, Спартак (5%) в сравнении со стандартом Саратовская 90 (50%). Сорта Зерноградка 11, Станичная, Зарница проявили высокую устойчивость к бурой ржавчине (степень поражения - 0-5%, тип иммунности - 3-4); а сорта Донской маяк, Донской сюрприз, Ермак - среднюю устойчивость (степень поражения - 5-30%, тип иммунности - 2) в сравнении со стандартом Саратовская 90 (степень поражения - 100%, тип иммунности -0).

В 2009 г. растения озимой пшеницы поражались септориозом и корневыми гнилями. Устойчивость к септориозу была отмечена у сорта Зарница, слабая восприимчивость - у сортов Дон 95, Ростовчанка 3, Донской сюрприз. Результаты оценки показали отсутствие абсолютно устойчивых сортов к корневой гнили, однако позволили выделить сорт Зарница, который проявил некоторую устойчивость к этому патогену.

Ретроспективный анализ позволил выявить существенные особенности характера адаптации сортов по различным этапам онтогенеза и обосновать подбор пар для скрещивания с их учётом. Данные, полученные по результатам этого анализа, свидетельствуют, что по интенсивности заложения элементов продуктивности колоса в 2007 г. большинство изучаемых сортов характеризовались достаточно высокой потенциальной продуктивностью колоса, однако не смогли ее реализовать, так как период от посева до перехода к формированию зачаточного колоса был благоприятным, а остальные периоды были недостаточно благоприятными для роста и развития растений озимой пшеницы.

Из изучаемых сортов следует выделить сорт Зерноградка 11, который проявил высокую интенсивность процессов формирования не только числа колосков, но и остальных элементов продуктивности колоса. Сорта Дон 93 и Дон 105 отнесены к числу сортов с высокой интенсивностью и согласованностью процессов формирования большинства элементов продуктивности колоса. Вместе с тем, если в условиях избыточного увлажнения недостаточную интенсивность формирования числа колосков в колосе проявил сорт Дон 93, то при наливе зерна - сорт Дон 105.

В год с пониженньм температурным режимом осенью и засушливостью ранневесеннего периода (2008) наибольшей согласованностью и интенсивностью процессов формирования всех элементов продуктивности колоса выделился сорт Ермак, который следует использовать для повышения потенциальной продуктивности колоса сортов местной селекции. В засушливых условиях 2009 г. наибольшей согласованностью и интенсивностью органооб-разовательных процессов в колосе выделился сорт Зерноградка 11, тогда как

сорт Ермак в условиях засухи отличался низкой интенсивностью процессов по заложению числа колосков, зерен в колосе и массы зерна.

Таким образом, по результатам оценки характера адаптивности сортов в годы с различными условиями произрастания наибольшую адаптивность к абиотическим и биотическим факторам на протяжении всей вегетации озимой пшеницы проявили сорта зерноградской селекции: Станичная, Дон 95, Ростовчанка 3, Зерноградка 11. Они имели больше признаков адаптивного значения. По комплексной устойчивости к биотическим факторам в условиях местной зоны селекционную ценность представляют сорта Зарница и Дон 93, по устойчивости к мучнистой росе - сорт Дон 105, к бурой ржавчине - сорт Станичная.

Урожайность и элементы её структуры. Ценность сорта как исходного материала для селекции исключительна при сочетании комплексной адаптивности с урожайностью и качеством зерна. Важное значение имеет реализация урожайного потенциала.

В условиях наиболее благоприятного для роста и развития растений озимой пшеницы года (2007) урожайность составила в зависимости от сорта от 2,84 до 4,57 т/га (табл. 2).

Из сортов местной селекции высокой урожайностью (4,44 т/га) характеризовался сорт Колос Оренбуржья; из сортов зерноградской селекции урожайность свыше 4,0 т/га имели сорта Зарница (4,57 т/га), Дон 95 (4,52 т/га), Ростовчанка 3 (4,37 т/га), Ермак (4,22 т/га), Донской сюрприз (4,21 т/га), Спартак (4,18 т/га), Зерноградка 11 (4,09 т/га), Станичная (4,03 т/га).

В связи с тем, что в условиях Оренбуржья лимитирующим и ведущим элементом зерновой продуктивности колоса является число зёрен, то наибольшую ценность в качестве исходного материала для дальнейшего совершенствования сортов озимой пшеницы местного агроэкотипа представляют сорта Станичная, Дон 105 и Дон 95. К тому же сорт Станичная сочетает высокую озернённость колосьев главного и боковых побегов с выполненностью зерна.

В условиях менее благоприятного года произрастания (2008) урожайность озимой пшеницы в зависимости от сорта составила от 2,28 до 3,84 т/га. Наибольшей она была у сорта местной селекции Пионерская 32 (3,84 т/га) и сортов зерноградской селекции Ростовчанка 3 (3,83 т/га) и Станичная (3,63 т/га). Прибавка в урожайности, по сравнению со стандартным сортом Саратовская 90, у сортов Пионерская 32 и Ростовчанка 3 была обеспечена в основном за счёт густоты продуктивного стеблестоя в уборку (509-510 стебл./м2), у сорта Станичная - за счёт более высокой массы зерна колоса главного (1,42 г) и боковых (1,30 г) побегов.

По результатам полевого испытания в засушливых условиях произрастания (2009 г.) самая высокая урожайность была только у двух сортов зерноградской селекции - Ермак (3,17 т/га) и Станичная (3,00 т/га). Прибавка урожайности у них в сравнении со стандартным сортом получена за счёт

лучшей сохранности продуктивных растений к уборке и зерновой продуктивности колоса главного и боковых побегов растения. Корреляция между хозяйственной урожайностью зерна и числом зерен в колосе (г = 0,51*), а также массой зерна колоса (г = 0,67*) была выше средней.

Таблица 2 — Урожайность и ее структура у сортов озимой пшеницы

Сорт Хозяйственная урожайность, т/га Количество продуктивных стеблей, шт./ м2 Масса зерна колоса, г Число зерен в колосе Масса 1000 зерен,г

побег

главный боковой главный боковой главный j боковой 1

2007 г. 2008 г. 2009 г.

с эеднее за 2007-2009 гг.

Саратовская 90 (St) 2,84 3,39 2,84 414 1,08 0,99 29,5 27,2 37,3 35,4

Оренбургская 105 3,34 3,09 2,77 451 1,13 1,02 31,2 28,9 37,3 34,8

Пионерская 32 3,26 3,84 2,46 474 1,12 0,98 29,5 28,4 37,7 36,3

Колос Оренбуржья 4,44 3,30 2,46 442 1,03 0,70 27,3 25,1 37,1 36,2

Дон 95 4,52 3,40 2,80 485 1,22 1,10 35,2 23,1 33,1 32,5

Зерноградка 11 4,09 2,85 2,68 458 1,12 1,10 31,4 31,3 35,5 35,3

Ростовчанка 3 4,37 3,83 2,73 483 1.10 0,99 31,3 31,1 35,1 34,5

Станичная 4,03 3,62 3,00 398 1,27 1,14 32,5 30,0 39,5 37,7

Донской маяк 3,39 3,03 2,65 406 1,17 1,02 30,6 27,8 37,0 36Д

Донской сюрприз 4,21 2,73 2,52 471 1,01 0,89 26,7 23,3 37,5 36,0

Зарница 4,57 2,28 2,18 422 1,04 0,93 26,2 22,5 39,4 39,0

Ермак 4,22 3,09 3,17 444 1,25 1,13 31,7 28,7 39,4 39,6

Дон 93 3,46 2,99 2,82 437 1,29 1,05 32,2 28,8 40,1 38,1

Дон 105 3,34 3,12 2,47 430 1,18 1,04 36,3 32,6 32,0 32,6

Дар Зернограда 3,96 3,02 2,52 371 1,26 1,07 33,4 28,6 37,2 35,0

Спартак 4,18 3,15 2,44 424 1,20 1,01 32,7 28,6 36,3 34,7

HCPos 0,29 0,21 0,13 - - - - - - -

По равной выраженности всех элементов зерновой продуктивности колоса главного и боковых побегов в засушливых условиях произрастания особенно выделился сорт Зерноградка 11, ввиду того, что слагаемые зерновой продуктивности колоса бокового побега в годы с различными гидротермическими условиями произрастания не уступили колосу главного побега. Данный сорт принят нами за эталон по озернённости колоса, массе 1000 зёрен и массе зерна с колоса, а сама выраженность элементов структуры урожая - за параметры для отбора и оценки селекционного материала.

Таким образом, оптимальными параметрами показателей хозяйственного значения при отборе родоначальных растений из гибридных популяций являются: масса зерна с колоса главного и бокового побегов - 1,1 г, зёрен в

колосе - 30-31 шт., масса 1000 зёрен - 35 г, средняя продуктивная кустистость растений - 2,3. В качестве оценочного критерия селекционных линий дополнительно следует включить густоту продуктивного стеблестоя к уборке - не менее 450 продуктивных стеблей на 1м2.

Показатели качества зерна. Учитывая важность местной селекции на улучшение качества зерна озимой пшеницы, в комплекс оценочных селекционных показателей включены и технологические признаки зерна. По результатам изучения сортов ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко донорами по качеству зерна в местных условиях, характеризующимися высокими мукомольными и хлебопекарными свойствами, являются сорта Дон 95 и Ростовчанка 3. Высокие хлебопекарные качества имели также сорта Донской сюрприз и Зерно-градка 11.

Оценка сортообразцов из мировой коллекции ВНИИРа на комплексную адаптивность и качество зерна

В результате исследований выделены сортообразцы из мировой коллекции ВНИИРа, перспективные для селекции на комплексную адаптивность, продуктивность и качество зерна. Для целенаправленного подбора родительских форм для скрещивания проведено систематизирование сортообразцов по группам с сочетанием селекционно-значимых признаков:

- комплексная адаптивность и качество зерна: Хазарка (продуктивность, зимостойкость, устойчивость к мучнистой росе, высокая натура зерна, содержание белка и клейковины); KS90WGRC10 (раннеспелость, устойчивость к мучнистой росе и бурой ржавчине, высокая натура зерна и содержание белка); Лютесценс 310 (раннеспелость, устойчивость к мучнистой росе и бурой ржавчине, высокое содержание белка); Тарасовская остистая (продуктивность, устойчивость к мучнистой росе, высокая натура зерна и содержание клейковины); Brigadier (натура зерна и содержание клейковины в зерне);

- зимостойкость, устойчивость к болезням и другие биологические особенности: Бирюза (раннеспелость, зимостойкость, устойчивость к мучнистой росе и бурой ржавчине); Мироновская 31 (раннеспелость, устойчивость к мучнистой росе и бурой ржавчине); Светоч (продуктивность, зимостойкость и устойчивость к мучнистой росе); Bourbon (раннеспелость, зимостойкость и высокая натура зерна);

- комплексная устойчивость к мучнистой росе и бурой ржавчине, зимостойкость на уровне стандарта, высокая зерновая продуктивность: Лютесценс 321, (Воронеж), Мироновская 28 (Украина), Фишт (слабо поражается корневой гнилью), Селянка (Краснодар);

- раннеспелость, высокая зерновая продуктивность: Росинка Тарасовская (Ростов), КНИИСХ 756, 193 Р 3 (Краснодар), Bersy (Нидерланды).

Лучшую озернённость колоса (важнейшего элемента, лимитирующего зерновую продуктивность колоса в местной зоне) имели сортообразцы Ресурс (Самара), Жемчужина Поволжья (Саратов), Мироновская 31 (Украина),

Родник Тарасовский (Ростов), Хазарка (Краснодар), у которых высокая озер-нённость колоса (36,3...43,6 шт.) сочеталась с высокой массой зерна колоса (1,3-1,6 г).

Оценка гибридных популяций и принципы отбора родоначальныхрастений

Наиболее ценный согласно результатам изучения сортов экологического испытания и образцов мировой коллекции ВНИИР по комплексной адаптивности в сочетании с хозяйственно-ценными признаками исходный материал был вовлечён в скрещивания с сортами местной селекции для их дальнейшего совершенствования. В качестве родительской формы в селекции на зимостойкость был взят районированный сорт Оренбургская 105, в селекции на засухоустойчивость, продуктивность в сочетании с зимостойкостью - перспективный сорт Колос Оренбуржья и районированный сорт Пионерская 32. По каждой гибридной комбинации проведены скрещивания двух типов -прямые и обратные.

Гибриды первого поколения (F¡) изучались по продолжительности вегетации, зимо- и засухоустойчивости, продуктивной кустистости, высоте растения; по изменчивости различных признаков в связи с расщеплением. По результатам оценки зимостойкости (важного адаптивного признака в условиях Оренбуржья) наиболее зимостойкими в F| были гибридные популяции « Оренбургская 105 х Ростовчанка 3» и «Хазарка * Оренбургская 105», где в качестве обоих родителей использовали высокозимостойкие сорта. Если высокозимостойкая родительская форма скрещена с менее зимостойкой, то полученные гибриды уклонялись, в основном, в сторону менее зимостойкого родителя.

Наиболее засухоустойчивыми были гибридные популяции «Колос Оренбуржья х Ростовчанка 3» (в том числе и обратное скрещивание) и «Колос Оренбуржья х Brigadier». Сорт Колос Оренбуржья по результатам изучения был более засухоустойчив в фазу выхода в трубку, сорт Ростовчанка 3 -в период налива зерна. Гибридные комбинации с их участием были засухоустойчивыми по сравнению с родительскими формами в обе фазы роста и развития.

По продолжительности вегетационного периода практически все популяции, за исключением «Оренбургская 105 х Ростовчанка 3» и «Brigadier х Колос Оренбуржья», были ранне- и среднераннеспелого типа, представляя селекционную ценность в качестве исходного материала для отбора на зерновую продуктивность, крупность и выполненность зерна.

Специфика изменчивости признаков в гибридных популяциях F2 определяла направление отбора родоначальных растений по каждой из них.

Широким спектром изменчивости признаков продуктивности характеризовалась гибридная популяция «Оренбургская 105 х Ростовчанка 3». Разнообразие признаков у неё было по показателям: масса зерна растения, продуктивная кустистость, количество зёрен в колосе, масса 1000 зёрен. По зер-

новой продуктивности колоса наиболее разнообразный материал в результате расщепления получен у популяций «Ростовчанка 3 * Колос Оренбуржья», «Brigadier * Колос Оренбуржья» и «Колос Оренбуржья х Зерноградка 11»; по массе зерна растения - «Оренбургская 105 х Ростовчанка 3» и «Хазарка х Оренбургская 105»; по количеству зерен в колосе - «Колос Оренбуржья х Ростовчанка 3», «Колос Оренбуржья х Brigadier» (в том числе и обратное скрещивание), «Колос Оренбуржья * Зерноградка 11» и «Колос Оренбуржья х Хазарка»; по массе 1000 зерен - «Ростовчанка 3 х Колос Оренбуржья», «Brigadier х Колос Оренбуржья», «Колос Оренбуржья х д0н 95» и «Колос Оренбуржья х Зерноградка 11».

Оценка гибридных популяций по качеству зерна показала, что все гибридные популяции были высокостекловидные (стекловидность 70-90 %). Лучшими популяциями по этому признаку были «Ростовчанка 3 х Колос Оренбуржья» (90 %), «Колос Оренбуржья * Дон 95» (89 %) и «Колос Оренбуржья х Хазарка» (88 %).

По показателю седиментации все гибридные популяции отвечали требованиям сильных пшениц (60-74 мл). Лучшими по этому показателю были популяции «Ростовчанка 3 х Колос Оренбуржья» (74 мл) и «Колос Оренбуржья х Зерноградка 11» (70 мл), однако они несколько уступали родительским формам.

По показателю твердозерности все гибридные популяции характеризовались как мягкозерные (0,57-0,63 ед.), что подтверждает показатель качества клейковины. В сложившихся погодных условиях года все гибридные популяции, как и родительские формы, сформировали клейковину II группы качества. Это позволяет сделать вывод о том, что изученные гибридные популяции способны формировать клейковину высокого качества, но только в благоприятных условиях.

Обобщающим показателем селекционной ценности гибридных популяций является число форм, отобранных в них по комплексу хозяйственно-ценных признаков. Обычно отбор элитных растений делают в поле перед уборкой по их общему виду с последующей выбраковкой по зерну. Однако одинаковые по наливу зерна растения могут иметь разный вегетационный период. Кроме того, в годы эпифитотий растения могут проявлять различия по срокам и степени их зараженности патогеном до налива зерна.

В связи с этим отбор селекционной элиты мы начинали с фазы колошения гибридных растений (путем их этикетирования). По срокам колошения выделяли ранне- и среднеспелые растения без визуальных признаков поражения (в год эпифитотий) бурой ржавчиной и мучнистой росой. Окончательный выбор элитных растений осуществляли в фазу полной спелости с учётом сравнительной оценки по выполненности и стекловидности зерна среди растений одинаковой группы спелости.

Усовершенствованная методика отбора элитных растений в засушливых условиях местной зоны повышает его эффективность по выделению

ранне- и среднеспелых форм, устойчивых к листовым болезням, с более качественным зерном.

Большинство элитных растений с комплексом хозяйственно-ценных признаков отобрано в гибридной комбинации «Колос Оренбуржья х Ростов-чанка 3» как при прямом, так и при обратном скрещивании, что свидетельствует о её высокой селекционной ценности (табл. 3).

Анализируя общее количество растений, отобранных по всем гибридным популяциям, следует отметить положительную селекционную значимость в качестве родительской формы перспективного сорта местной селекции Колос Оренбуржья. В гибридных популяциях с его участием при прямых и обратных скрещиваниях было отобрано по комплексу хозяйственно-ценных признаков 311 растений.

Таблица 3 - Характеристика гибридных популяций (Fi) по их селекционной ценности (2009 г.)

Гибридные популяции Проанализировано растений, шт. Выделено растений по комплексу хозяйственно-ценных признаков

число %

Колос Оренбуржья * Ростовчанка 3 200 61 30,5

Ростовчанка 3 * Колос Оренбуржья 200 64 32,0

Колос Оренбуржья * Brigadier 170 43 25,3

Brigadier х Колос Оренбуржья 160 36 22,5

Колос Оренбуржья * Дон 95 161 16 9,9

Колос Оренбуржья * Зерноградка 11 203 . 46 22,7

Колос Оренбуржья х Хазарка 183 45 24,6

Оренбургская 105 * Ростовчанка 3 167 11 6,6

Хазарка * Оренбургская 105 202 54 26,7

СОЗДАННЫЕ СЕЛЕКЦИОННЫЕ ЛИНИИ И ИХ ХОЗЯЙСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Оценка созданных в ходе исследований селекционных линий в селекционном питомнике первого года (СП-1) показала, что наиболее продуктивными из них были lut 1607/61, lut 1604/26 и ert 1594/39 (табл. 4).

Высокая масса зерна растений (2,8-2,9 г), в сравнении со стандартом (1,3 г) у них была обусловлена продуктивной кустистостью. Кроме того, эти линии имели и более высокую массу зерна колоса благодаря значительно большей, чем у стандарта, озерненности и массы 1000 зерен. По массе зерна колоса главного и боковых побегов все селекционные линии превзошли стандарт в основном за счет большего числа зерен. В условиях сильной засухи в период налива зерна выделены линии с высокой массой 1000 зерен: ert 1594/24, ert 1594/39, lut 1604/26 и lut 1604/30 (30,84-31,28 г).

Таблица 4 -- Характеристика селекционных линий по элементам продуктивности и качеству зерна, СП-1 (2010 г.)

Селекционные линии, стандарт Коэффициент продуктивного кущения Число зерен в колосе 1 Масса, г Стекловид-ность, % Показатель се-зиментации, мл

зерна колоса 1000 зерен зерна растения

Саратовская 90 (St) 1,4 20,7 0,60 29,03 1,3 67 80

ert 1594/24 (Кол. Op. х Ростовчанка 3) 3,1 29,1 0,91 31,28 2,7 66 74

ert 1594/39 (Кол. Ор. * Ростовчанка 3) 3,1 31,2 0,98 31,14 2,8 68 64

ert 1597/34 (Ростовчанка 3 * Кол. Ор.) 2,7 30,0 0,90 29,62 2,4 63 70

lut 1601/20 (Кол. Ор. х Brigadier) 2,9 28,4 0,82 28,54 2,4 88 70

lut 1602/31 (Brigadier * Кол. Op.) 2,3 25,9 0,72 28,00 1,7 73 65

lut 1607/51 (Кол. Op. x Зерноградка И) 2,4 35,0 1,04 29,58 2,4 71 60

lut 1607/61 (Кол. Op. х Зерноградка 11) 3,3 35,7 1,03 28,95 2,9 75 64

lut 1604/26 (Кол. Op. х Дон 95) 3,0 31,4 0,98 30,84 2,9 69 68

lut 1604/30 (Кол. Op. х Дон 95) 2,5 30,7 0,97 31,00 2,4 71 72

Все изучаемые селекционные линии по стекловидности зерна и по показателю седиментации отвечали показателям сильных пшениц.

По результатам оценки селекционных линий в СП-1 выделены линии, представляющие перспективу и практическую значимость в селекции озимой пшеницы по комплексу хозяйственных признаков для условий местной зоны.

По результатам испытания селекционных линий, ранее отобранных из гибридных популяций с участием в качестве родительской формы районированного сорта местной селекции Пионерская 32, в контрольном питомнике (КП) в 2010 г. выделены перспективные линии по комплексу хозяйственно-биологических признаков и свойств - Эритроспермум 1234-07 и Эритрос-пермум 785-08. Им свойственны быстрый переход к кущению и, следовательно, более длительная продолжительность кущения в осенний период.

Установлено, что у перспективных линий КП селекционным путём повышена роль листьев и колоса в накоплении биомассы побега: доля листьев в сравнении со стандартом увеличилась на 1,1-1,9%, доля колоса - на 1- 6%. Соотношение колос/листья у линии Эритроспермум 1234-07 составило 1,28, что подтверждает усиление аттрагирующей способности колоса в период налива зерна. На это указывает и коэффициент прироста массы колоса за период «цветение - полная спелость». Так, у линий Эритроспермум 1234-07 и Эритроспермум 785-08 масса колоса в фазу цветения была меньше (327 и 330 мг), чем у стандарта Саратовская 90 (341 мг), но больше - в фазу полной спелости (1401 и 1377 мг против 1196 мг у стандарта). Это позволило селекционным линиям в экстремально засушливый весенне-летний период 2010 г. сформировать прибавку урожайности в сравнении со стандартом 0,29 и 0,25 т/га (табл. 5).

' Зерновая продуктивность линий Эритроспермум 1234-07 (1,84 т/га) и Эритроспермум 785-08 (1,80 т/га) определялась количеством продуктивных растений в уборку (255 и 258 шт./м2) и лучшей выраженностью элементов продуктивности колоса: массой зерна колоса (0,75 и 0,70 г), числом зёрен в колосе (24,0 и 26,6 шт.) и массой 1000 зёрен (31,0 и 29,2 г соответственно).

Как показала оценка технологических качеств, натура зерна изучаемых селекционных линий КП отвечала требованиям сильных пшениц и составила 754 - 764 г/л. Лучшей по этому показателю была линия Эритроспермум 1234-07 (764 г/л).

Таблица 5 — Урожайность и её структура сортов и перспективных селекционных линий озимой пшеницы, КП (2010 г.)

Сорт, селекционная линия Хозяйственная урожайность, т/га Отклонение от стандарта, т/га Количество продуктивных растений, шт/м2 Количество продуктивных стеблей, шт./м" Коэффициент продуктивного кущения Масса зерна с колоса, г Число зёрен в колосе, шт. Масса 1000 зёрен, г

Саратовская 90 (St) 1,55 - 248 342 1,38 0,65 22,3 29,59

Эритроспермум 1234-07 (Пионерская 32 * Светоч) х Пионерская 32 1,84 +0,29 255 380 1,49 0,75 24,0 31,00

Эритроспермум 785-08 (Пионерская 32 * Безен-чукская 616) 1,80 +0,25 258 371 1,44 0,70 26,6 29,17

Эритроспермум 721-08 (Пионерская 32 * Безен-чукская 616) 1,75 +0,20 256 371 1,45 0,70 25,7 29,92

По стекловидности зерна все линии КП характеризовались как сильные пшеницы, хотя незначительно уступали стандарту. Лучшей по этому показателю и натуре зерна была линия Эритроспермум 1234-07 (66%).

По содержанию клейковины в зерне линии КП были на уровне стандарта Саратовская 90 или незначительно превышали его по этому показателю; лучшей была линия Эритроспермум 785-08 (35,44%).

Таким образом, представленная хозяйственно-биологическая характеристика линий контрольного питомника в условиях жесточайшей засухи весенне-летнего периода вегетации 2010 г. доказывает перспективность и целесообразность их дальнейшего изучения и использования для селекционного совершенствования местного агроэкотипа озимой пшеницы.

ВЫВОДЫ

1. Изучение районированных и перспективных сортов озимой мягкой пшеницы местной селекции, сортов селекции ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко и образцов из мировой коллекции ВНИИРа показало перспективность их использования в качестве исходного материала для селекции этой культуры в

условиях степной зоны Южного Урала на устойчивость к распространённым болезням и неблагоприятным погодным условиям в период произрастания в сочетании с зерновой продуктивностью и высокими технологическими качествами зерна.

2. Способность к формированию высокой урожайности по результатам трехлетнего полевого испытания в годы с различными гидротермическими условиями произрастания проявили сорта зерноградской селекции Ростовчанка 3 (3,64 т/га), Дон 95 (3,57 т/га), Станичная (3,55 т/га) и Ермак (3,49) в сравнении со стандартным сортом Саратовская 90 (3,02 т/га) и сортом местной селекции Оренбургская 105 (3,07 т/га), что характеризует их адаптивность.

3. Адаптивность сортов в условиях местной зоны определяется характером её в процессе онтогенеза. Формирование урожайного потенциала и его реализация в наибольшей степени зависит от «критических» периодов «кущение - конец осенней вегетации», «выход в трубку - колошение», «цветение - налив зерна». Способность к формированию высокого урожайного потенциала в годы со сравнительно благоприятными гидротермическими условиями произрастания (2007-2008 гг.) проявили Ростовчанка 3, Дон 95, Станичная и Колос Оренбуржья (4,10...3,83 т/га против 3,12 т/га у стандартного сорта). По величине реализации урожайного потенциала (78,3...63,8%) в год с более засушливыми условиями произрастания (2009 г.) они уступили стандарту Саратовская 90 и сорту местной селекции Оренбургская 105 (91...86%). Из числа сортов зерноградской селекции только сорт Ермак, имея урожайный потенциал (3,66 т/га) больше, чем у стандарта, не уступил районированным сортам в засушливый год по величине его реализации (86,6%).

4. Комплексная оценка сортов экологического испытания с учётом их биологических особенностей позволила выделить для условий степи Южного Урала следующие источники селекционно-ценных признаков, которые целесообразно включить в селекционную программу озимой пшеницы по совершенствованию её местного агроэкотипа на комплексную адаптивность и качество зерна:

• по сочетанию комплексной адаптивности с раннеспелостью, высоким урожайным потенциалом, количественной выраженностью всех элементов продуктивности колоса главного и боковых побегов - Станичная, Ермак, Зарница, Дон 105;

• по сочетанию высокого качества зерна с комплексной адаптивностью к биотическим и абиотическим неблагоприятным факторам произрастания, количественной выраженностью всех элементов продуктивности колоса главного и боковых побегов - Ростовчанка 3, Дон 95, Донской сюрприз, Зерноградка 11.

5. Особенностью характера адаптации сорта Зерноградка 11 была стабильно проявленная во все годы полевого испытания высокая интенсивность и согласованность органообразовательных процессов по формированию элементов продуктивности колоса как главных, так и боковых побегов. Учиты-

вая это, количественная выраженность элементов структуры урожая данного сорта принята за оптимальные параметры для отбора селекционного материала.

6. Из числа образцов мировой коллекции ВНИИРа по хозяйственно-биологическим признакам выделены образцы, сочетающие комплексную адаптивность в условиях местной зоны с продуктивностью и качеством зерна: Хазарка, Мироновская 31, Brigadier.

7. В основу подбора родительских пар для гибридизации с целью совершенствования местного агроэкотипа озимой пшеницы положен принцип: скрещивание районированных и перспективных сортов местной селекции с лучшими по результатам полевых испытаний генотипами рабочей коллекции. Из полученных гибридных популяций на основе использования в качестве родительских форм сортов местной селекции и выявленных источников селекционно-ценных признаков среди сортов экологического испытания и образцов мировой коллекции путём индивидуального отбора выделен качественно новый селекционный материал.

8. Наиболее ценными по количеству отобранных генотипов и сочетающими устойчивость к совместно действующим абиотическим и биотическим факторам, неблагоприятным для роста и развития озимой пшеницы, являются созданные гибридные популяции «Колос Оренбуржья х Ростовчанка 3», «Колос Оренбуржья х Brigadier» (в том числе и обратные скрещивания), «Колос Оренбуржья * Дон 95», «Колос Оренбуржья х Зерноградка 11 », «Колос Оренбуржья х Хазарка».

9. Отбор элитных растений из гибридных популяций целесообразно производить в два этапа: по срокам колошения (раннеспелые, среднеспелые), с корректировкой в фазу полной спелости по выполненности и стекловидно-сти зерна среди растений группы с одним сроком колошения.

10. По результатам комплексной оценки на адаптивность и качество зерна отобраны перспективные селекционные линии из СП-1: ert 1594/24, ert 1594/39, ert 1597/34, lut 1601/20, lut 1602/31, lut 1607/51, lut 1607/61, lut 1604/26, lut 1604/30, ert 1600/24, ert 1592/57 и lut 1589/9, из КП - Эритроспер-мум 1234-07, Эритроспермум 785-08, Эритроспермум 721-08. Эти линии включены в селекционный процесс по озимой пшенице в Оренбургском ГАУ. Их оценка включала также характеристику оттока пластических веществ из вегетативных органов в колос при действии засухи, что позволило отбор селекционных линий произвести с учётом физиологической природы адаптации в период налива зерна.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ

1. При селекции озимой пшеницы на комплексную адаптивность и качество зерна в условиях степной зоны Южного Урала на базе сортов местной селекции целесообразно использовать в качестве исходного материала сорта селекции ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко: Станичная, Ермак, Зарница, Дон 105, Ростовчанка 3, Дон 95, Донской сюрприз, Зерноградка 11, а также сортооб-разцы коллекции ВНИИРа Хазарка, KS90WGRC10, Мироновская 31.

2. Для повышения эффективности отбора из гибридных популяций использовать усовершенствованную методику: элитные растения отбирать в фазу колошения без признаков поражения болезнями с последующей корректировкой результатов отбора в фазу полной спелости среди растений одного срока колошения по выполненности и стекловидности зерна, ориентируясь на оптимальные параметры элементов продуктивности колоса.

3. Продолжить селекционную проработку перспективных линий, выделенных из гибридных популяций, созданных на базе сортов местной селекции с участием в качестве источников комплексной адаптивности сортов Дон 95, Зерноградка 11, Ростовчанка 3, Хазарка, Brigadier.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях по перечню ВАК при Министерстве образования

и науки РФ

1. Денисова, С.И. Технологические свойства зерна районированных и перспективных сортов озимой пшеницы в условиях степной зоны Южного Урала / С.И. Денисова // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2010. - №4. - С. 38-39.

2. Денисова, С.И. Хлебопекарные и технологические качества зерна сортов озимой пшеницы в условиях степной зоны Южного Урала / С.И. Денисова // Известия Оренбургского государственного агарного университета. -2010. -№4(28). -С. 48-50.

3. Денисова, С.И. Оценка перспективных селекционных линий озимой пшеницы в период вегетации в условиях засухи / С.И. Денисова // Известия Оренбургского государственного агарного университета. - 2011. - №3 (31).-С. 25-28.

Статьи в сборниках и материалах конференций

4. Денисова, С.И. Необходимость селекционного совершенствования возделываемых сортов пшеницы в условиях степной зоны Южного Урала / С.И. Денисова // Вестник мясного скотоводства: теоретический и научно-практический журнал / РАСХН, ВНИИМС. - Оренбург, 2009. - Вып. 62 (1)--С. 84-90.

5. Денисова, С.И. Исходный материал для селекции озимой пшеницы на иммунитет в степной зоне Южного Урала / С.И. Денисова // Вестник мясного скотоводства: теоретический и научно-практический журнал / РАСХН, ВНИИМС. - Оренбург, 2009. - Вып. 62 (3). - С. 70-71.

6. Денисова, С.И. Селекционная оценка сортообразцов озимой пшеницы из мировой коллекции ВНИИР в условиях степной зоны Южного Урала / С.И. Денисова // Инновационные направления повышения эффективности сельскохозяйственного производства: материалы международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ВНИИ мясного скотоводства. - Оренбург, 2010. - С. 32-37.

Денисова Светлана Ивановна

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Подписано в печать 27.01. 2012 г. Усл. печ. л. 1,0. Печать оперативная. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Заказ №4311. Тираж 100 экз.

Издательский центр ОГАУ 460014, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, 18

Тел.: (3532)77-61-43 Отпечатано в Издательском центре ОГАУ

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Денисова, Светлана Ивановна, Оренбург

61 12-6/272

ФГБОУ ВПО «ОРЕНБУРГСКИМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

ДЕНИСОВА СВЕТЛАНА ИВАНОВНА

ОЦЕНКА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА В СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ НА КОМПЛЕКСНУЮ АДАПТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА В УСЛОВИЯХ СТЕПНОЙ ЗОНЫ

ЮЖНОГО УРАЛА

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор с.-х. наук профессор Краснова Л.И.

Оренбург 2012

Содержание

Стр.

Введение..........................................................................................................................................................................................................3

1. Генетические и биологические основы адаптивности, устойчиво-

сти к болезням, продуктивности и качества зерна озимой пшеницы (обзор литературы)..................................................................................................................................................7

2. Условия, материал и методика исследований..................................................................33

2.1. Почвенно-климатические особенности местной зоны..............................33

2.2. Гидротермические условия в годы исследований............................................36

2.3. Объекты исследований....................................................................................................................................41

2.4. Методика полевых и лабораторных исследований........................................45

3. Оценка устойчивости исходного материала к абиотическим и биотическим факторам произрастания..............................................................................................49

3.1. Характер адаптации сортов к абиотическим и биотическим факторам в связи с особенностями роста и развития....................................49

3.1.1. Биологические основы адаптации в процессе онтогенеза . 50

3.1.2. Урожайность и элементы ее структуры............................................................75

3.1.3. Показатели качества зерна........................................................................................................84

3.2. Оценка сортообразцов из мировой коллекции ВНИИРа на комплексную адаптивность и качество зерна............................................90

3.3. Оценка гибридных популяций и принципы отбора родона-чальных растений.................................................................................100

4. Созданные селекционные линии и их хозяйственно-биологическая характеристика..........................................................................................................................................115

Выводы................................................................................................................................................................................................................123

Предложения селекционной практике..........................................................................................................127

Список использованной литературы..............................................................................................................128

Приложения................................................................................................................................................................................................142

ВВЕДЕНИЕ

В решении сложных задач современного растениеводства важная роль принадлежит адаптационной селекции (Жученко A.A., 1994). Успех селекционной работы в значительной степени определяется характером исходного материала и полнотой его изученности. Создание сортов, отвечающих современному производству, требует выявления морфофизиоло-гических признаков адаптационного и компенсационного значения, характеристики их взаимосвязи с погодными факторами в процессе онтогенеза.

пов и образцов мировой коллекции ВНИИРа, дифференцированных по происхождению, селекционной ценности признаков и свойств. Это позволит при внутривидовой гибридизации с сортами местной селекции ускорить формообразовательный процесс ценных константных растений.

Экспериментальная часть научно-исследовательской работы выполнялась как раздел селекционно-семеноводческой работы в Оренбургском государственном аграрном университете согласно техническому заданию Департамента научно-технологической политики и образования Минсель-хоза России (№ государственной регистрации 01200105538).

Цель и задачи исследований. Цель исследований - изучить, выявить и создать ценный исходный материал для дальнейшего селекционного совершенствования озимой мягкой пшеницы местного агроэкотипа по устойчивости к биотическим и абиотическим факторам произрастания в сочетании с высокой зерновой продуктивностью и качеством зерна.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

❖ изучить современные сорта озимой мягкой пшеницы степных экотипов (восточного, волжского и южного) и сортообразцы рабочей коллекции по комплексу адаптивно - и хозяйственно-ценных признаков и свойств, выделить возможные источники признаков высокого качества зерна, продуктивности, устойчивости к комплексу неблагоприятных факторов произрастания, наиболее распространённых и вредоносных патогенов и вовлечь лучшие из них в гибридизацию с сортами местной селекции;

❖ выделить по «критическим» периодам роста и развития озимой пшеницы ведущие онтогенетические признаки и обосновать их использование при подборе родительских форм в селекции на адаптивность;

❖ создать гибридные популяции и дать им оценку по хозяйственно-биологической ценности при разных типах скрещивания;

♦> определить параметры и корреляционные взаимосвязи признаков хозяйственно-биологического значения для эффективного отбора на адаптивность селекционного материала из гибридных популяций; *Х* на основе комплексной оценки в полевом испытании выделить из созданных гибридных популяций перспективные селекционные линии и дать им необходимую хозяйственно-биологическую характеристику.

Научная новизна. В условиях степной зоны Южного Урала проведена оценка современных сортов и селекционных линий озимой мягкой пшеницы степных экотипов по комплексу адаптивно - и хозяйственно-ценных признаков и свойств. Выделен и привлечён для селекции принципиально новый исходный материал - сорта и образцы, обладающие устойчивостью к биотическим факторам произрастания в сочетании с продуктивностью и качеством зерна. Обоснованы адаптивно-ценные в засушливых условиях степной зоны биологические признаки, определяющие зерновую продуктивность, и на этой основе усовершенствована методика отбора селекционных форм из гибридных популяций, повышающая его эффективность. Детализирована оценка адаптивности сортов с учётом интенсивности и согласованности органообразовательных процессов по формированию элементов продуктивности колоса. На основе гибридизации и последующего отбора созданы и переданы в селекционный процесс ценные линии, сочетающие продуктивность, адаптивность и высокое качество клейковины, и тем самым подтверждена возможность объединения в одном генотипе ценных трудносочетаемых признаков и свойств.

ков и свойств, которые включены в селекционную программу озимой пшеницы в Оренбургском ГАУ. Усовершенствована методика отбора элитных растений из гибридных популяций.

Основные положения, выносимые на защиту:

> результаты изучения современных сортов и селекционных линий озимой мягкой пшеницы степных экотипов по комплексу ценных признаков и свойств;

> особенности роста и развития растений исходного материала как биологическая основа адаптации в процессе онтогенеза;

> корреляционные взаимосвязи хозяйственно-биологических признаков на организменном и ценотическом уровнях;

> усовершенствованная методика отбора элитных растений;

> созданные гибридные популяции и результаты оценки отобранных в них перспективных селекционных линий на комплексную адаптивность и качество зерна.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений в селекционную практику. Работа изложена на 167 страницах печатного текста, содержит 44 таблицы, 7 рисунков и 16 приложений. Список литературы включает 217 источников, в том числе 26 на иностранном языке.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АДАПТИВНОСТИ, УСТОЙЧИВОСТИ К БОЛЕЗНЯМ, ПРОДУКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ (обзор литературы)

Пшеница мягкая (Triticum aestivum L.) является одной из древнейших сельскохозяйственных культур, возделываемых человечеством (Зоси-мов В.А., 1935). Пшеница - основная хлебная культура большинства стран мира, широко возделывается от северных полярных районов до южных пределов пяти континентов («Пшеницы мира», 1987).

Во все времена возделывания культуры пшеницы человечество вело ее улучшение селекционным путем. В этом направлении зарубежными и отечественными селекционерами достигнуты выдающиеся результаты (Saure K.D. et. al., 1997; Жученко A.A., 2001а).

A.A. Гончаренко с соавт. (1994) считают, что для полной реализации достижений селекции новые сорта и технологии их возделывания должны быть взаимосвязаны и экологически ориентированы, т.е. составлять функциональную целостность. Это требование появилось в связи с поворотом селекции в сторону создания сортов с высоким потенциалом урожайности. Однако для стабильной реализации своей потенциальной урожайности сорт должен обладать определенной пластичностью в отношении некоторых факторов среды.

Совместное воздействие всех экологических факторов на растение -процесс сложный, противоречивый и многообразный по своим последствиям. Специфичность этого процесса и определяет механизмы взаимодействия организма и факторов среды. Эти взаимодействия проявляются через реакции адаптации, которые составляют основу эволюционного процесса

(Зыкин В.А. и др., 2000). Особую ценность должны представлять сорта, способные обеспечивать стабильность урожайности за счет лучшей защиты от экологических стрессоров (Гончаренко A.A. и др., 1994).

Стрессовые факторы (стрессоры) могут быть абиотические (мороз, холод, жара, засуха, засоленность, облучение, химические вещества, недостаток питательных веществ, света, кислорода и т.д.) и биотические (паразиты, патогенные агенты, соседние растения). Выделяют также механический стресс, вызванный действием ветра, снега, льда, и химический стресс, связанный с недостатком или избытком питательных веществ, углекислого газа, и т.д. (Леопольд А., 1968; Геринг X., 1981).

Исследования Г.В. Удовенко (1981) показывают, что характер адаптационных перестроек при различных типах абиотических стрессов (засуха, экстремальные температуры, засоление и т.п.) качественно аналогичен, что позволяет говорить об универсальных механизмах адаптации растений, которые классифицируются на реакции, протекающие на клеточном, орга-низменном и популяционном уровнях.

В природных условиях адаптация растений к экстремальным условиям среды сопровождается снижением их продуктивности; объясняется это тем, что происходит замедление процессов роста (Удовенко Г.В., 1973, 1979а, 1981; Геринг X., 1981). Снижение урожайности - хозяйственно важное следствие стрессов, на которое в первую очередь обращают внимание исследователи. Чрезвычайно важный результат стрессов - это последующее повышение устойчивости к нему. Причем, постепенное или ступенчатое нарастание силы стресса делает растение более устойчивым к нему, чем резкое воздействие. В этом заключается суть закалки растений к морозам, засухе, жаре, и т.д. Особенно важно, что действие на растения одним видом стресса (или закалка к нему) делает организм более устойчивым к другим экстремальным факторам, то есть возникает сопряженная устойчивость к ним (Генкель П.А., 1967; Удовенко Г.В., 1979, 1981).

Г.В. Удовенко (1979) считает, что устойчивость к стрессу - потенциальный признак, который в оптимальных условиях вегетации растений не проявляется и реализуется лишь тогда, когда начинает действовать экстремальный фактор достаточной напряженности. Причем степень реализации потенциального уровня устойчивости сорта бывает тем полнее, чем благоприятнее складываются условия среды для прохождения адаптационных перестроек метаболизма.

Оптимальной температурой для прорастания зерна озимой мягкой пшеницы является 14...20°С (Орлова И.Г., 2002). По данным A.A. Корнилова (1968), зимой пшеница погибает без снежного покрова при температуре минус 18...20°С. При наличии снежного покрова толщиной 20 см она выдерживает морозы до минус 30°С, а при 30-60 см - минус 40°С. В настоящее время созданы сорта, которые выдерживают морозы минус 17...19°С на глубине залегания узла кущения (Грабовец А.И., Фоменко М.А., 2001; Пучков Ю.М., Набоков Г.Д., 2001).

Озимая пшеница является жаровыносливым растением, но при температуре выше 40°С нормальные процессы фотосинтеза прекращаются, и чем выше температура, тем быстрее идет созревание (Носатовский А.И., 1965; Коренев Г.В. и др., 1973). По данным А.Г. Крючкова (2006) озимая пшеница на Южном Урале формирует наивысшую урожайность зерна в интервале среднесуточных температур от 16,0 до 16,9°С.

Солнечная погода в фазе всходов и, особенно, во время роста 2-3-го листа способствует формированию более крупных листьев, закладке узла кущения на большей глубине и накоплению в листьях и узле кущения большого количества пластических веществ, что улучшает перезимовку растений. Во время созревания зерна, благодаря свету в сочетании с другими факторами, усиливается приток пластических веществ к наливающемуся зерну, и оно формируется крупным и полновесным (Берлянд С.С., Крючев Б.Д., 1967).

Потребность озимой пшеницы в воде увеличивается по мере повышения интенсивности роста. По данным Е.С. Улановой (1975), для прорастания зерновки ей достаточно впитать влаги, составляющей 50% от своего веса, однако дружные и полноценные всходы появляются при наличии в верхнем (0-10 см) слое почвы не менее 10-12 мм продуктивной влаги. С началом кущения расход влаги резко увеличивается. Весной, по мере повышения температуры, возрастает интенсивность ростовых процессов, и, следовательно, потребление влаги растениями (Бородин H.H. и др., 1979).

Наиболее интенсивно озимая пшеница потребляет влагу в фазе выхода в трубку (100-150 мм). Во время цветения и оплодотворения прекращается нарастание вегетационной массы, но потребность растений во влаге в период формирования, налива и созревания зерна остается достаточно высокой - от 79 до 166 мм (Пруцков Ф.М., 1976; Губанов Я.В., Иванов H.H., 1988).

Исследования П.И. Подгорного (1963) показывают, что в целом за

■у

вегетацию озимая пшеница расходует 2500-4000 м воды с 1 га. При этом от набухания до наступления зимы расходуется 10%, за время от начала отрастания весной до выколашивания - 70, и от цветения до созревания зерна - 20% воды от общего ее расхода. Наиболее благоприятные условия для роста и развития озимой пшеницы создаются при влажности почвы не ниже 75-80 % ПВ. А.Г. Крючков (2006) считает, что озимая пшеница в степной зоне Южного Урала более чувствительна к осадкам теплого периода. Теоретический максимум ее урожайности приходится на 218 мм осадков за май - август.

Л.И. Краснова (2003) считает, что сложность произрастания озимой пшеницы в условиях Южного Урала заключается во взаимодействии процессов органообразования на протяже�

Информация о работе

Денисова, Светлана Ивановна
кандидата сельскохозяйственных наук
Оренбург, 2012
ВАК 06.01.05

Диссертация

Оценка исходного материала в селекции озимой пшеницы на комплексную адаптивность и качество зерна в условиях степной зоны Южного Урала - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы