Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СЕЛЕКЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ СОРТА ШАРАДА (T.SPHAEROCOCCUM PERC.)

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "СЕЛЕКЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ СОРТА ШАРАДА (T.SPHAEROCOCCUM PERC.)"



На правах рукописи

БОРОВИК АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

СЕЛЕКЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ СОРТА ШАРАДА (Т БРНАЕКОСОССиМ РЕПС.)

Специальность 06.01,05, - селекция и семеноводство АВТОРЕФЕРАТ „ . V

диссертзции на соискание учено» степени . кандидата сельскохозяйственных наук

Краснодар - 2004

<)В

. . /

: Работа выполнена в Краснодарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства им. ПЛ. Лукьянекко в 1998-2003 гг.

Научный руководитель: г доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Беспалова Л. А.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук 1 Свиридов Л.А.

кандидат сельскохозяйственных наук, профессор Ефремова В.В.

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт Риса 4

Зашита состоится 22 сентября 20О4 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.03—лри Кубанском государственно)« аграрном университете по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина 13

- С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного аграрного университета.'

Автореферат разослан «_» августа 2004 г. '

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент ¿1Ефремов А.Е.

Щ)1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. О условиях обеднения генетического разнообразия современных сортов пшеницы селекция вес большее внимание уделяет богатому генетическому материалу, заключенному в стародавних местных сортах-популяциях, одичавших и практически исчезнувших видах пшеницы. Наше осооое внимание привлекла шарозерная пшеница (Т.¿рЬаегосоесит Регс.), как сочетающая комплекс исключительно интересных признаков, таких как высокое качество зерна, идеальная для переработки сферическая форма зерно о к и, устойчивость к полеганию и осыпанию зерна при перестое на корню. Эти качества, по нашему мнению, не только найдут применение в селекции мягкой пшеницы, но и позволят вернуть вид шарозерной пшеницы в современное интенсивное сельское хозяйство.

Пели н задачи исследований. Целью исследований являлось псесторон-нее изучение хозяйственных, биологических, технологических, селекционных и генетических особенностей линии КНИИСХ 1221 (сорт Шарада) {Т.зркаегососсит Регс.) для определения перспектив и направлений ее использования в селекции и для опенки возможности внедрения в современное сельскохозяйственное производство. В связи с этим ставились следующие задачи:

1, Оценить пригодность зерна шарозерной пшеницы сорта Шарада для переработки и хлебопечения.

2, Изучить стабильность формирования показателей продуктивности и качества зерна сорта Шарада в различных агрсокологических условиях.

3, Определить направление хозяйственного использования и перспективность внедрения линии КНИИСХ 1221 (сорт Шарада) в производство.

4, Изучить биологические особенности и разработать элементы технологии возделывания сорта Шарада.

5, Установить характер наследования хозяйственно ценных признаков в гибридных популяциях, полученных от скрещивания сорта Шарада с мягкой пшеницей.

6, Оценить направление и степень влияния на архитектонику растений пшеницы различных состояний гена, вызывающего проявление шарозерности.

7, Установить перспективы и направления дальнейшей селекции шаро-зерной пшеницы.

Положения, выносимые на защиту.

К Высокая технологичность зерна шарозерных пшениц при переработке на муку и крупу.

2. Хозяйственная характеристика высококачественного сорта озимой шарозерной пшеницы Шарада.

3. Разработанные элементы технологии возделывания сорта Шарада.

4. Характер наследования и особенности влияния мутанта ого гена в сорта Шарада, на .морфологические и хозяйственные признаки растення пшеницы.

5. Перспективность внедрения в произволство шарозерной пшеницы и дальнейшей селекции в рамках этого вида.

ЦНВ МСХА

з

Научная повита результатов исследований. Практически подтверждена гипотеза о значительном положительном влиянии сферической формы зерна на технологичность переработки, проявляющемся в повышенном выходе высококачественных фракций муки при помоле. Впервые установлены улучшенные круиообразу ющие свойства, присущие зерну шарозерных пшениц. Выявлена высокая стабильность формирования отличного кзчсства зерна сорта Шарада при возделывании по широкому спектру агроэкологических и климатических условий. Подтверждена большая перспективность внедрения сорта Шарада в производство для стабильного получения высококачественного «сверхсильного» зерна пшеницы. Показана большая перспективность селекции внутри вида шарозерной пшеницы на основе сорта Шарада. Подтверждена рецессивная природа гена s, вызывающего проявление шарозерноети, и установлены аддитивные и плейотропные эффекты связанные с ним.

Практическая ценность и реализация результатов исследований.

По результатам исследований передан на ГСИ по 6 региону России сорт высококачественной «сверхсилы!ой» озимой гсксаплоидной шарозерной пшеницы Шарада с повышенными мукомольными и круп ообразу ю щи мн качествами зерна. Разработаны элементы технологии возделывания. Показана большая перспектива селекции и внедрения в производство вида шарозерной пшеницы. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар 1999), на научно-практической конференции «Зеленая революция 1J.1I. Лукытенко» (Краснодар 2001), на международной и аучно-практн ческой конференции «Пути повышения и стабилизации производства высококачественного зерна» (Краснодар 2002), па 1-ой Централ ьно-Азиатс кой конференции по пшенице (Л л маты 2003), па заседании методической комиссии КНИИСХ им, П.П. Лукьяненко в 2003 г.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, выводов, предложений селекционной практике, списка использованной литературы, включающего 122 наименований, в том числе 60 на иностранном языке, » приложений. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 41 рисунок, 23 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В этой главе представлен довольно полный обзор работ по изучению пшеницы шарозерной (T.sphaerococcum Регс.), ее биологической, хозяйственной и селекционной ценности, приведены примеры использования для улучшения качества зерна мягкой, твердой пшеницы н три тн кате. Отражены сведения о историк культуры шарозерной пшеницы, генетических исследованиях, систематике и теориях происхождения этого вида.

2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Работа выполнена на полях «тлела селекции и семеноводства пшеницы и тритикале Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства им. ГШ. Лукьяненко в 1998-2003 годах в соответствии с планом НИР № 08,04,01.07. Почвы опытных полей представлены западно пред кавказскими выщелоченными слабогумусными сверхмощными черноземами лсгкоглнчистого механического состава, сформированными на лессовидном суглинке. Мощность гумусового горизонта достигает [50-180 см. Содержание гумуса в пахотном слое колеблется от 3,12 до 3,26 %, Погодные условия в годы проведения опытов сильно разнились. Осень 1998 года характеризовалась аномально жаркой и сухой погодой, что отрицательно сказалось на всходах оптимальных сроков посева. Весной 1999 года наблюдались поздние интенсивные заморозки, повредившие наиболее развитые растения пшеницы. Лето 2000 года характеризовалось большим количеством осадков, вызвавших значительное распространенно листовых болезней. Зима 2000-2001 гг. отличалась аномально теплой и сухой погодой, приведшей к сильному иссушению и образованию трещин на почве. Зима 2001-2002 гг. характеризовалась очень глубоким и продолжительным снежным покровом, вызвавшим угнетение растений пшеницы и развитие нетипичного для данного района заболевания - снежной плесени. Зима 20022003 гг. отличалась сильными морозами при отсутствии снежного покрова, что привело к повреждению и гибели слабоморозостойкого селекционного материала озимой пшеницы. Весна и лето 2003 года характеризовались аномально сухой погодой, вызвавшей продолжительное проявление комплексной засухи. Столь контрастные погодные условия проведения опытов позволили всесторонне оценить изучаемый селекционный материал.

Сорт озимой шарозерной пшеницы Шарада (КНИИСХ 1221), изучению которого «освящена данная диссертационная работа, получен в результате сложной межвидовой гибридизации (рисунок I).

В родословную сорта Шарада входят такие широкоизвестные сорта озимой мягкой пшеницы, как Безостая I, Безостая 2, Мироновская 808, Краснодарская 6, Краснодарская 39, Северокубанка, Биссерка, Обрнй, а также сорта твердой пшеницы Мичуринка и Mutíco Italicum, Последним этапом скрещиваний явилась гибридизация сорта озимой мягкой пшеницы Обрий и линии КНИИСХ 4333 (Тsphacrococcum Регс.), проведенная в 1984 гаду.

Линия озимой шарозерной пшеницы КНИСХ 4333 возникла как реком-бинантный мутант в результате сложного межвидового скрещивания между линиями озимой мягкой и твердой пшеницы и характеризуется высокой устойчивостью к полеганию, морозостойкость«» на уровне сорта Безостая 1. высоким содержанием белка и клейковины отличного качества. Сорт Шарада получен методом трехкрат ного индивидуального отбора в Fj, F<¡ и Fs> поколении.

Для изучения селекционной и генетической ценности copra Шарада были проведены скрещивания с сортами озимой мягкой пшеницы различного эко-лого-географического происхождения: Волжская 29, Карлик Истока

ь

Kfu)ciioHinpcKU4 39 x Kpltc neun река н 6 1; <?> I aw 2 X Мнрононскак Щ

Лют.МбЬ 631 sFI (3S4h 44х ЛЮ1.7+8Й 403)

ОЙрнн х КШШСХ 4333h 1001 ^ Т. *|>)i;uri>co<vii m

КШШСХ 1221 (Шацаля) Т. Sfiliaerotoccunt

Рис. 1 Происхождение сорта Шарада (Т. sphaerococcum Per с.)

узколистного, Верна, Соратница и Княжна. Растения Ft полученных десяти гибридных комбинаций были подвергнуты полному сноповому анализу вместе с растениями исходных сортов и линий. Во втором поколении гибридов была изучена картина расщепления. В разреженном посеве F5 пяти гибридных комбинаций случайным образом, путем выдергивания с корнями, было взято по 160 растений. Все растения были проанализированы по принадлежности к виду (подвиду), были измерены высота, масса растений, масса, длина и количество колосков главного колоса, масса всех колосьев, учтена общая и продуктивная кустистость. После обмолота на селекционной молотилке были получены данные по количеству и массс зерна с главного колоса, массе зерна с растения. Для каждого из 800 растений были рассчитаны уборочные индексы (К, хоз.) растения и главного колоса, плотность колоса. Зерно всех 800 растений, вместе со стандартами и исходными формами было пересеяно по одному рялку длиной 1,5 м селекционной кассетной сеялкой для изучения в Р4 поколении. После полного выколашивання всех растений каждый рядок селекционного питомника, являющийся потомством изученного растения F3, был оценен по морфологическим признакам на факт расщепления. При иаличии растепления отмечались разновидности новообразований и их примерный процент. Для статистической оценки полученных результатов, в виду неравнозначности выделившихся групп по количеству растений, был применен двух выборочный t-тест с различными дисперсиями из пакета статистического анализа программы Excel.

Изучение биологических особенностей и агрономической ценности сорта Шарада проводилось в многофакторном агротехническом опыте 1999-2000 г.г., который включал в себя выяснение влияния предшественника, срока посева, нормы высева, внесения основного и припосевного удобрения, азотных подкормок, защиты растений от листовых болезней на количественные параметры

згроцецоза. показатели качества и урожай зерна. Опыт выполнен с помощью планирования эксперимента по композитному плану Дрепера-Лнна. Реализация методики в закладке опыта изложена Конопкнным С.О. и Кудряшовым И.Н.' Опыты занимали три поля восьмипольного севооборота, располагаясь в отдельном блоке опытов по паспортизации сортов. Обида площадь делянки составляла 20 м\ учетная-16.5 м5. Повторпость четырехкратная. Из соображений технологичности проводимых работ было выбрано систематическое расположение вариантов в блоке, при случайном размещении блоков, т.е. для каждого отдельного сорта выполнялось требование репрезентативности. Были проведены фенологические наблюдения, отобраны площадки для анализа элементов структуры урожая. Обработка данных проводилась при помощи программного пакета статистического анализа Statgraphics Pius 4.0 с применением методик дисперсионного, пошагового множественного регрессионного анализов, планирования эксперимента, В 1998 и 2001- 2003 г.г, сорт Шарада изучался в более узком диапазоне агроусдовий, предусматривающих посев в оптимальные сроки,

3. ХОЗЯЙСТВЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

СОРТА ШАРАДА

Главным преимуществом сорта Шзрада перед возделываемыми сортами озимой мягкой пшеницы является очень высокое качество зерна, устойчиво формирующееся по самому широкому спектру предшественников и агротехнических условий. Средние значения технологических оценок зерна за годы проведения опытов представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Технологическая оценка зерна сорта Шзрада (T.sphasrococcum Рек.), КНИИСХ среднее за 1998 - 2002 гг.

Показатели Шарада Победа-50*

Белок, % а.с.в. 16,9 12,7

Содержание сырой клейковины, % 33,2 23,7

И.Д.К., е.п. 54 61

Сила е.а. 560 303

В ал ори метрическая оценка, % 98 91

Объемный выход хлеба, мл 720 660

Обшан хлебопекарная оценка, балл 4,8 4.6

* в 1998 - 1999 стандартом являлся сорт Скифянка

Зерно сорта Шарада является не только сырьем для выпечки высококачественного хлеба, но также может служить отличным улучшителем для партий слабых пшениц. На рисунке 2 представлена динамика изменения ИДК

Конопкин С.О. Совершенствование методики сортоиспытания озимой пшеницы I С.О. Конопкин. И.Н, Кудряшов II Пшеница и тритикале: Материалы науч.-практ. копф. «Зеленая революция П.П.Лукьяненко» Краснодар, 2001. - С, 469-480.

О 10 20 30 40 50

Доля сильной пшеницы. %

—С Шарадой "■'" С Победой-50

Рис. 2 Влияние различных долей сильных пшениц сортов Шарада и Победа-50 на показатель ИДК смеси с партией фуражной пшеницы. КНИМСХ 2000 г.

товарной партии фуражной пшеницы после добавления различных долей выращенных в одинаковых условиях сильных пшениц Шарада и Победа-50. .

Зерно сорта Шарада по геометрическим характеристикам а значительной степени отличается от зерна сортов мягкой пшеницы (рисунок 3, таблица 2).

."V .смв;:;*1 .гччк."

ЮР1

Рис. 3 Зерно шарозерной пшеницы (Т. грЬаегососсит Рсгс.) сорта Шарада (слева) и мягкой пшеницы (Т. аеэЛит Ь.) сорта Победа-50 (справа)

Таблица 2 - Геометрическая характеристика зерна сортов шарозерных и

мягких пшениц, КНИИСХ - КубГТУ 2003 г.

Сорт Геометрические размеры, мм Отношение

Длина, 1 > Ширина, а Толщина, Ь иь

Шарада 6,33 3,42 3,53 1,85

Победа-50 7,24 } 3,31 3,50 2,20

в

При переработке зерна пшеницы в муку и крупу особое влияние на протекание технологического процесса и качество готовой продукции оказывают морфологические особенности зерновки. Геометрическая фигура шар характеризуется максимальным объемом при минимальной поверхности, поэтому ша-розерная пшеница имеет более высокое содержание эндосперма н низкую долю оболочек - основную и малоценную составляющую отколов помола (отруби). Во время помола это позволяет сократить потери при отделении оболочек и алейронового слоя и без допмнительных энергетических затрат увеличить выход сортовой муки п крупы (таблица 3 и 4),

Таблица 3 - Мукомольные качества сорта Шарада, КШШСХ-КубГТУ 2003 г.

Сорт Суммарное извлечение, %

Крупная Средняя Мелкая Дунет ы и Общее извле-

крупка крупка L крепка. мука чение

Шарада 48,4 16,8 4,2 14,1 83,5

Победа-50 40,2 16,7 5,1 16,6 78,6

HCl' os 2,0

Таблица 4 - Выход продуктов помолов при производстве пшеничной крупы из зерна сорта Шарада, КНИИСХ - КубГТУ 2003 г.

Количество продуктов шлифования, %

Сорт Целого ядра ! Дробленого ! Зерна Мучки Суммарное извлечение Белизна

Шарада 70,3 j 2,2 17,8 90,3 34,8 !

Псюеда-50 66,3 ; 2,2 19,8 88.3 35,4 i

НСР0, 1,8

При переработке зерна сорта Шарада на наиболее используемых в настоящее время в хозяйствах Краснодарского края мини-мельницах с производительностью по зерну - 1200 кг в час и общим выходом пшеничной муки не менее 75 % только за счет повышенного выхода муки можно получить более 1,5 млн. рублей в гол дополнительной прибыли (в ценах осени 2003 года).

Высокие показатели качества зерна сорта Шарада сочетаются со стабильной продуктивностью. Урожай зерна сорта Шарада на высоком агрофоне в среднем за шесть лет изучения составил около 70 ц с 1 га, при максимальном значении в 2000 году 91.4 ц с 1 га (таблица 5),

Сорт Шарада стабильно но годам формирует урожайность зерна на уровне 8085 % от стандартных сортов мягкой пшеницы, но при этом значительно превосходит их по таким показателям качества, как содержание белка и клейковины, формируя тождественные показатели валового сбора белка и клейковины с 1 га. Некоторый недобор зерна во многом компенсируется повышенным выходом муки высокого качества. По результатам изучения сорт Шарада был передан на

Таблица 5 - Хозяйственные характеристики сорта Шарада на вариантах с

максимальной у рожайностью, КНИИСХ 1998-2003 гг.

[Год Урожай зерна, ц с I га Содержание белка, % 1 Содержание ^ейко- вины, %

Шарада j Победа-50 Шарада Победа-50 Шарада Побеяа-50

1998* 51,5 64,7 15,7 11,3 33,6 24,7

1999* 68,3 1 83,9 16,4 11,4 32,0 24,0

2000 64,6 j 76,6 17,3 13,9 34.0 23,0

2001 56,0 1 75,4 13,8 11,5 29,0 23,0

2002 91,4 j 100,6 I 14,9 13,8 28,5 29,4

2003 87,6 1 104,3 1 15,5 14,4 30,2 28,1

Среднее 69,9 \ 84,3 | 15,6 12,7 j 31,2 25,4

* в 1998-1999 гг. стандартом являлся сорт Скифянка

ГСИ по 6 региону России, как высококачественный сорт «сверхсильной» пшеницы, обладающий улучшенной технологичностью при переработке на муку и крупу.

4. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СОРТА ШАРАДА

Обработка данных шестифактороного опыта по изучению агротехнических особенностей возделывания сорта Шарада основывалась на возможностях пакета анализа Statgraphics Plus 4.0, которые позволяют оценить не только прямые эффекты изучавшихся в опыте факторов на хозяйственно ценные признаки, но также и их взаимодействие. Ниже приводится ряд наиболее интересных взаимодействий факторов, проявившихся па высоком уровне значимости Р(Но)да, анализ которых позволил разработать элементы технологии возделывания сорта Шарада.

В осфозэсушливых условиях осени 1998 года, фактор основное удобрение оказал негативное воздействие на развитие растений сорта Шарада, усугубив дефицит доступной в почве влаги. В результате увеличение нормы высева семян с 4 до 6 млн. шт. на 1 га, на фоне внесённого основного удобрения, приводило к линейному снижению урожайности зерна, тогда как повышение нормы высева при отсутствии основного и припосевного удобрения вызывало значительный рост продуктивности сорта Шарада (рисунок 4).

Анализ рисунка 4 привел к выводам, что сорт Шарада необходимо сеять по обеспеченным продуктивной влагой предшественникам, что явится гарантией дружных всходов высокобелковистых семян лого сорта. В случае внесения основного удобрения и при складывающихся засушливых условиях следует осторожно подходить к увеличению нормы высева семян, ограничиваясь 4-4,5 млн. шт. на 1 га и планируя послепосевное прикатыванне.

В условиях влажной холодной весны 2000 года первая азотная подкормка не оказала влияния на урожай зерна сорта Шарада. Зато вторая азотная подкормка, совпавшая во времени с резким потеплением и активизацией ростовых процессов вызвала увеличение урожая зерна, причем максимальный эффект

Рис. 4 Поверхность отклика урожайности сорта Шарада на изменение уровней факторов норма высева и основное удобрение в опыте урожая 1999 г.

наблюдался на ослабленных и слаборазвитых посевах сверхпозднего календарного срока посева (рисунок 5).

Рис. 5 Поверхность отклика урожайности сорта Шарада на изменение уровне?) факторов срока посева и 2-ой азотной подкормки в 2000 г.

Анализ рисунка 5 позволил сделать вывод, что весеннюю азотную подкормку следует начинать с самых слаборазвитых посевов сорта Шарада, так как это приносит максимальную прибавку урожая зерна.

Сорт Шарада требователен к высокому уровню агротехники и максимальные показатели продуктивности зерна формирует при посеве в оптимальный срок по лучшим предшественникам с обязательным внесением весенних азотных подкормок. При этом он достигает 85 % от уровня урожайности стандартных сортов мягкой пшеницы. Однако сорт Шарада достаточно адаптивен при возделывании по жестким предшественникам и поздним срокам посева (рисунок 6)

Рис. 6 Поверхность отклика относительной урожайности сорта Шарада (% к стандартному сорту Победа-50) на изменение уровней факторов предшественника и срока посева в 2000 г.

Как видно из рисунка 6, сорт Шарада по предшественнику подсолнечник в с верх поздний срок, а по предшественнику пшеница в поздний срок посева практически приближается к урожайности сорта Победа-50. Снижение абсолютных показателей продуктивности сорта Шарада в этих условиях происходит. но не так резко, как у стандартного сорта мягкой пшеницы Победа-50.

Фактор химической защиты от- болезней является, как правило, необходимым элементом интенсивной технологии возделывания, в то время как на бедном фоне минерального питания химическая защита не только не оправдана, но зачастую и вредна для качества зерна сорта Шарада (рисунок 7).

Как видно из рисунка 7, химическая защита при отсутстнн подкормок снижает содержание белка в зерне сорта Шарада, тогда как на фоне высоких доз азота в 70 кг д.в. на 1 га химическая защита усиливает действие удобрений. и эффект увеличения содержания белка в зерне проявляется максимально.

1-ая азотная подкормка защита

Рис. 7 Поверхность отклика содержания белка в зерне сорта Шарада на изменение уровней факторов 1-ой азотной подкормки и химической защиты от листовых болезней в 2000 г.

Анализ прямых влияний факторов и их взаимодействий на такие показатели как урожаи зерна, содержание белка, валовой сбор белка, содержание сырой клейковины, ИДК, уборочный индекс, продуктивный стеблестой, масса 1000 зерен, количество зерен с колоса позволил всесторонне оценить нюансы поведения сорта Шарада в различных агротехнических условиях проведения опытов. Это позволило дать характеристику влияния каждого из шести изучавшихся в опыте факторов: предшественника, срока посева, ослов»ого удобрения, азотной подкормки и химической защиты от болезнен на вышеперечисленные качественные и количественные показатели сорта Шарада и разработать элементы технологии его возделывания. Но, к сожалению, сжатые рамки автореферата заставляют нас ограничиться приведением только 4 рисунков.

5. ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ СОРТА ШАРАДА

Изучение картины расщепления в Р2 поколении подтвердило литературные данные о рецессивной природе гена & и привело к простому «мен деле веко-му» расщеп лен но 3 :1 (таблица 6).

Для унификации записей при анализе популяций Рз все растения по морфологическим признакам были условно разбиты на шесть типов. Растения сходные с мягкой безостой пшеницей обозначались символом 1, мягкой остистой символом - 2, растениям промежуточного безостого типа —3, промежуточного остистого - 4, шарозерные остистые - 5 и шарозерные безостые - б (рисунок 8).

Анализ полученных данных по расщеплению растений привел к выводам о рецессивной природе признаков остистости и шарозсрности. Растения 3 и 4

Таблица 6-Опенкасоответствия между наблюдаемыми и ожидаемыми распределениями фенотип к чеекопо расщепления в Р2 популяции

_____________Княжна х Шарада по критерию хи-квадрат х" ________

I Растения, шт_] 1

Показатели Мягкая Шарозерная Сумма

Ожидаемое расщепление (Н0) Г" 3 , 1 4

Наблюдаемые частоты (0 100 32 332

Ожидаемые частоты (Я) 99 33 132 |

Разность (М) 1 -I

Квадрат разности (Г-1:)" 1 1 1

Отношение (Г-Г)"/Р 0,010 0,030 0,040 = х3 факт |

группы (или безостые и остистые промежуточного типа между мягким и шаро-зерными пшеницами) не расщеплялись в сторону мягкой пшеницы и вели себя как типичные шарозерные. Это позволяет говорить о большой доли субъективного фактора при выделении промежуточного класса растений в популяциях между мягкой и шарозерной пшеницей, в результате чего о промежуточном типе (в гетерозиготном его понимании) правомерно говорить лишь по результатам дальнейшего растепления.

Рис. 8 Спектр расщепления по признаку форма я размер колоса в популяции Р} Шарада х Верна, колосья исходных родительских форм крайние слева

и справа

Учитывая это можно предполагать большую вероятность размытия границ между видами при дальнейшей селекции, когда возможно появятся линии шарозерной пшеницы не уступающие мягкой по размеру и продуктивности колоса. Настоящими промежуточными растениями, несущими рецессивный аллель гена з в гетерозиготном состоянии оказались растения, первоначально отнесенные к мягким остистой и безостой пшенице или 1 и 2 группе. По результатам расщепления в в группах морфологически мягких пшениц (1 и 2) удалось провести разделение на истинно мягкие с генотипом и промежуточные гетерозиготные - 5$. Сравненне этих групп по морфапогическнм признакам позволило говорить о достоверном их различии по ряду показателей, а именно но длине колоса и по плотности колоса, а также по уборочному индексу, что подтвердило данные, полученные для первого Р[ поколения гибридов {таблица 7).

Таблица 7 - Влияние состояния гена 5 на элементы структуры урожая

гибридов Г; T.sphaerococcum х T.acstivum, 1998 г.

Гибрид РЗ Длина колоса, см 11 питиооть колоса, | Уборочный и н-шт. кол. на 10см ! деке. %

Генотип SS Ss разность SS ! Ss j раз' | ность SS Ss I ра> ность

Шарадах Волжская 29 9.1 8.6 0,5** 21,1 ! 22,7 ! 1,6** 42,9 42,2) 0,7

Шарада х Карлик Истока узколистного 7.9 J 7.2 0,7** 21,7 23,9 2,2** 41,3 40,7 ! 0,6 1

Шарада х Верна 8.9 8.5 0.4* 20,2 21.1 0.9 45,2 43,61 1,6

Шарада х Соратница 8.8 ! 8,3 0.5* 22,4 23,5 1,1* 43,6 42^j 5,7

Княжна х Шарада 9,1 8,3 0,8** 23,0 24,9 1,9** 1 38,6 36,7 : 1,9

Среднее по популяциям 8,7 8.2 ■ 0.5** 21,6 23,3 1,7** 42,6 40,9 1,7**

*-различия достоверны па уровне значимости Р 0,05

**-различия достоверны на уровне значимости Р 0,01

Как явствует из таблицы 7, растения популяций Fj, первоначально отнесенные по морфологическим признакам к фуппе мягких пшениц и оказавшиеся по результатам расщепления гетерозиготными по гену S, в среднем достоверно имели более короткий и плотный колос и пониженный уборочный индекс. По признаку у борочного индекса различия достоверны в среднем по 5-и популяциям, хотя тенденция прослеживается по всем популяциям. Следовательно, можно говорить, что исходя из данных, подученных на гибридах Ft и Fj, рецессивный аллель гена s copi a Шарада, обладает слабым эффектом неполного доминирования, проявляющимся в укорочении длины колоса и соответствующем увеличении его плотности. Однако в нашем случае выделение в популяции по фенотипу группы истинно промежуточных гетерозиготных но гену S растений несколько затруднено и требует навыка с обязательной проверкой по расщеплению. Отличительные признаки шарозерной пшеницы популяций Fj по сравнению с истинно мягкой пшеницей представлены в таблицах 8 и 9.

Таблица8-Сравнительная характеристика растений T.sphaerococcum F3

Шарада х Соратница, средние значения

Признак Мягкая (SS) Шарозерная (ss) Разность

Высота растений, см 65,9 56,7 9 2**

Продуктивная кустистость, штУраст, J 0,4 8,2 2,2*

Масса растений, г 31,3 23,6 у у**

Масса главного колоса, г 2,4 2.2 0.2*

Длина главного колоса, см 8.8 6,9 1 9**

Количество колосков, шг 19.4 19,5 -0,1

Зерен главного колоса, ш г 50,4 46,7 3.7*

Масса зерна главного колоса, г Кб 1,5 0.1

Масса зерна с растения, г 13,4 9,9 3,5**

Масса 1000 зерен, г 31,3 31,7 -0,4

Уборочный индекс растения, % 44,0 43,0 1,0

Уборочный индекс гл. колоса, % 65,0 66,0 -1.0

Плотность колоса, шт. кол У 10 см 22,4 28,7 -6,3**

Линейная плотность колоса, г/10 см 2.8 3,1 -0.3*

Зерен в колоске, шт. 2,6 2,4 0,2*

* различия достоверны па уровне значимости Poos ** различия достоверны на уровне значимости Р001

Как вшшо из таблиц 8 и 9, шарозерная пшеница достоверно имеет меньшую, чем у мягкой пшеницы, высоту растения, массу растения, массу и длину главного колоса, меньшее количество зерен главного колоса н их массу, меньшую массу зерна с растения, а также количество зерен в колоске, но достоверно большую плотность колоса, Эти прямые и косвенные признаки следует считать абсолютными отличительными для шарозерной пшеницы.

По таким показателям, как проду ктивный стеблестой, масса зерна с главного колоса, уборочный индекс растения существенность различий между мягкими и шароз.ернымн растениями прослеживалась не по веем изучавшимся популяциям. Достоверно более низкое, чем у мягкой пшеницы значение массы 1000 зерен у пшеницы шарозерной было зафиксировано лишь ь двух популяциях из пяти изученных, а в популяции Рз Шарада \ Соратница было даже несколько выше, чем у мяг кой, хотя и не достоверно.

Для шарозерной пшенниы характерен короткий колос с меньшей массой и высокой плотностью. Но эти эффекты практически не затраг ивают такие показатели, как количество колосков в колосс и уборочный индекс колоса. Значения этих признаков у шарозерной пшеницы а одних популяциях превышают, в других имеют меньшее значение, чем у мягкой пшеницы, но ни у одной достоверно не отличаются. Следовательно, рецессивный аллель $ в гомозиготном состоянии, вызывая коренное изменение морфологии колоса, не уменьшает количество колосков и, в конечном счете, не приводит к снижению такого признака, как уборочный индекс колоса. Меньшее количество зерен главного колоса у

Таблица 9 - Сравнительная характеристика растений Т.зрЬаегососсит Гэ,

средние значения по пяти популяциям

Признак Мягкая (SS) Шарозерная fs;,) Разность

Количество растений, шт 221 J 42 |

Высота растений, см 65,8 56,7 9,1**

Продуктивная кустистость, шт./раст. 10,1 8,7 1,4**

Масса растений, г 29,6 22,7 6.9*-

Масса главного колоса, г 2,5 2,0 0,5**

Длина г лавного колоса, см 8,7 _ 6,8 1,9**

Количество колосков, шт 18,7 18,9 -0,2

Зерен главного колоса, шт 48,3 41,8 6,5**

Масса зерна глазного колоса, г 1,6 1,3 0,3**

Масса зерна с растения, г 12,5 »,6 3,9**

Масса 1000 зерен, г 32,8 30,7 2,1**

Уборочный индекс растения, % 43,0 38,0 5,0**

Уборочный индекс гл. колоса, % 64,0 64,0 0,0

Плотность колоса, шт, кол./ 10 см 21,6 28,3 -6,7**

Линейная плотность колоса, г/10 см 2,9 2,9 0,0

Зерен в колоске, шт. 2,6 2,2 0,4**

* различил достоверны на уровне значимости Р005

** различая достоверны на уровне значимости Рот

шарозерной пшеницы определяется не сниженным количеством колосков а колесе, а пониженной озерненностыо колосков. Следовательно, важной отличительной особенностью пшеницы шарозерной следует считать уплотнение колоса без уменьшения количества колосков при одновременном сшшении их о зернен и ости. Анализируя данные по высоте растений и массе главного колоса, можно предположить, что высокая устойчивость к полеганию, свойственная виду пшеницы шарозерной, объясняется не только жесткой соломиной, но и более низким расположением центра приложения силы тяжести, меньшим значением этой силы и более коротким плечом.

б. ПЕРСПЕКТИВЫ СЕЛЕКЦИИ ШАРОЗЕРНОЙ ПШЕНИЦЫ

Параллельно с изучением популяций, полученных от скрещивания с сортом Шарада, а них велась селекционная работа. Лучшие линий шарозерной пшенииы были высеяны для изучения в 2002 году в конкурсном сортоиспытании по предшественникам рапс на сидерат и кукуруза на зерно. Как показали результаты этого опыта, среди новых линий шарозерной пшеницы выделяется ряд превосходящих по урожаю зерна исходный сорт Шарада (таблица 10).

Следовательно, в дальнейшей селекции внутри вила шарозерной пшеницы возможно надеяться на достижение показателей продуктивности зерна на уровне мягких пшениц. Однако, как показывают результаты технологических анализов качества зерна, такое увеличение продуктивности приводи г к некоторому закономерному снижению содержания белка, которое, впрочем, остается

Таблица 10 - Характеристика новых перспективных линий КСИ шарозер-

Сорт, линия Масса 1000 зерен, г Урожай, ц/га Белок, % Вал белок, ц с 1 га Клейковина % Выход муки, % Выход муки с 1 га, ч Выход крупы, %

1-85-4 35,8 99,3 13,6 13,5 28,8 81,3 80,7 89,5

1-96-7 33,7 90,7 14,7 13,3 30,0 80,6 73,1 88,5

18-23-1 28,9 88.6 14,0 12,4 26.6 82,6 73,2 91,4

18-36-3 34,5 94,6 14,9 14,1 30,7 81,3 76,9 91,5

Шарада Стандарт 34,4 91,4 14.9 13,6 28,5 83,5 76,3 90,3

Победа-50 стандарт 41,5 100,6 13,3 13,9 29,4 78,6 \ 79,1 38,3

НСР,

4.59

2,0

1.8

на достаточно высоком уровне. Увеличение продуктивности с сохранением высоких качественных характеристик затруднительно, но реально. Тому примером могут служить показатели линии 18-36-3, которая, пусть недостоверно, но превосходит по урожаю зерна материнский сорт Шарада, сохраняя при этом тождественные ему показатели качества зерна и формируя максимальный в опыте валовой сбор белка 14,1 ц с ) га. Аиализируя данные линии 1-85-4, можно предположить, что в дальнейшей селекции шарозерной пшеницы, кроме поиска высококачественных сверх сильных пшениц — отличных улучшигелей, можно выделить направление по созданию высокопродуктивных сортов, которые при равных с сортами мягкой пшеницы урожайности и качеству зерна имели бы перед ними преимущество в переработке по выходу муки и крупы.

ВЫВОДЫ

1. Сорт Шарада {Т. $ркаегососсит Регс.) характеризуется высокой морозостойкостью, устойчивостью к полеганию и осыпанию зерна на корню, стабильно формирует высококачественное зерно с высоким содержанием белка (до 19 %) и сырой клейковины (до 40 %) первой группы качества. Потенциал продуктивности 90-95 и зерна с 1 га, на уровне 85 % от интенсивных сортов мягкой пшеницы. По валовым сборам белка и клейковины с 1 га сорт Шарада находится на уровне высококачественных сортов мягкой пшеницы и даже превосходит их,

2. Сорт Шарада обладает отличными технологическими и хлебопекарными качествами: сила муки 560 е.а,, валориметрическая оценка 98 %, объемный выход хлеба 720 мл, общая хлебопекарная оценка 4,8 балла и превосходит сорта сильных мягких пшениц как улучшитель товарных партий слабой пшеницы,

3. Практически подтверждена пнютеза о высоких мукомольных качествах, присущих шарозерной пшенице. Сорт Шарада и линии шарозерной пшеницы, полученные на его основе, благодаря сферической форме зерна, характеризуются улучшенной технологичностью при переработке и повышенным общим выходом муки (до 83,5 % при 75% режиме помола). По самой ценной

фракции - крупной крупке муки превышение над стандартным сортом мягкой пшеницы достоверно и достигает 8 %, но общему извлечению - 5 %.

4. Впервые установлены повышенные крунообразуюшие свойства шаро зерных пшениц и сорта Шарада. По выходу целого ядра (70.3 %) превышение над стандартным сортом мягкой пшеницы достоверно и достигает 4 %, по суммарному извлечению (90,3 %) преимущество 2%.

5. Доказана высокая агрономическая и хозяйственная ценность сорта Шарада. Изучено становление к норма реакции хозяйственно - ценных признаков: урожайности зерна, содержания белка и валового сбора белка с 1 га, содержания сырой клейковины и ее качества, уборочного индекса, продуктивного стеблестоя, массы 1000 зерен н количества зерен с колоса на различных предшественниках, нормах и сроках посева, а также в связи с изменением уровня минерального питания, создаваемо|-о основным, припосевным удобрением и весенними азотными подкормками, при проведении химической зашиты от болезней. Установлен высокий адаптивный потенциал признака высокого качества зерна сорта Шарада, проявляющийся в формировании высокого его урозня по широкому спектру предшественников и агротехнических условий. Разработаны элементы допустимой и оптимальной технологии возделывания сорта Шарада.

6. Сорт Шарада для максимального выражения своих качеств и устойчивого сочетания продуктивности зерна на уровне 65 ц с 1 га, содержания белка в зерне более 16 % и сырой клейковины более 32 % требует соблюдения следующих элементов технологии. Посев должен производиться в оптимальные сроки по хорошо подготовленным, обеспеченным продуктивной влагой предшественникам с нормой высева 5,5 — 6.0 млн, всхожих семян на 1 га, на глубину 3-4 см, (не превышающую 5 см). Весной обязательны две азотные подкормки в периоды возобновления вегетации и при начале выхода в трубку в дозах 50 -70 кг N по д.в. на 1 га. Химическая защита от болезней должна проводиться при преодолении патогеном экономического порога вредоносности,

7. Сорт шарозерной ншеннцы Шарада свободно скрещивается с мягкой пшеницей и дает плодовитое потомство, то есть наблюдается большая степень генетического родства. Ген 5 сорта Шарзда рецессивный, в гетерозиготном состоянии вызывает укорочение длины колоса и соответствующие увеличение его плотности, а также незначительно снижает уборочный индекс растения пшеницы, не сказываясь на улучшении качества его зерна. В гомозиготном состояний ген к определяет формирование габитуса шарозерной пшеницы, что выражается в уменьшении высоты и массы растений, массы и длины главного колоса, количества зерен в главном колосе и их массы, массы зерна с растения, количества зерен в колоске и их массы, но увеличении плотности колоса и содержании белка в зерне. Продуктивная кустистость, уборочный индекс и масса 1000 зерен наследуются свободно и могут в значительной степени варьировать.

8. ,У гибридов первого поколения межвидовых скрещиваний с мягкой пшеницей наблюдается частичное доминирование более высоко выраженной длины и рыхлости колоса. По степени доминирования гибриды различаются, и она варьирует от 0,1 до 0,5 для признака длина колоса и от минус 0,2 до минус

0.6 для признака плотность колоса, Q одной из комбинаций скрещиваний наблюдался рештрокный эффект, что говорит о возможности слияния на эти признаки материнской формы,

9. По результатам комплексного изучения линия шарозерной гексаплоид-ной озимой пшеницы КНИИСХ 1221 передана на ГСИ по 6 региону России как сорт высококачественной «сверхсильной» пшеницы Шарада.

10. Селекция вида шарозерной пшеницы на основе сорта Шарада имеет большие перспективы. Получен обширный селекционный материал с показателями продуктивности и качества зерна, превышающими исходный сорт Шарада.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ II ПРОИЗВОДСТВУ

1. Рекомендуем сорт Шарада для использования в селекции высококачественных сортов видов T.sphaerococçum Регс. и T.aesiivum L.

2. При селекции сортов шарозерной пшеницы большое внимание следует уделять г.ыделепию форм с повышенной степенью сферичности зерна, как показателя влияющего ira мукомольные и крупообразующие свойства.

3. Для получения зерна очень высокого качества рекомендуем использовать сорт Шарада для широкого производственного испытания,

4. При возделывании сорта Шарада для устойчивого сочетания продуктивности зерна на уровне 65 ц с 1 га, содержания'белка в зерне более 16% и сырой клейковины более 32% предлагаем использовать разработанные нами элементы технологии.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Селекция высококачественных сортов мягкой пшеницы с использованием межвидовой гибридизации / Л.А. Беспалова, Ф.А. Колесников, 13.В. Костин и др. К Проблемы интродукции растений к отдаленной гибридизации: Тез. докл. меисдунар. конф., посвящ. 100-летию со дня рождения академика Ци-цина Н.В. - М., 1998, - С. 268-269.

2. Боровик А.Н. Селекционная ценность линии КНИИСХ 1221 (T.sphaerococeum Регс,) ! А.Н, Боровик, В.Р. Керимов, О.Ю. Пузырная // Научное обеспечение сельскохозяйственного производства: Материалы региональной науч.-практ. конф. молодых ученых. - Краснодар, 1999, - С, 28-29.

3. Беспалова Л.А, Изучение плейотропного эффекта гена «S» у гибридов T.aestivum х T.sphacrococcum / Л.А, Беспалова, А.Н. Боровик, В.Р. Керимов И Сб. науч. тр, посвящ. 100-летию В.А. Невинных ! КНИИСХ. - Краснодар, 2000. - С. 146-151.

4. боровик А.Н, Улучшение качества зерна озимой мягкой пшеницы за счет шарозерной (T.sphaerococcitm Регс.) / А.Н, Боровик, Л.А. Беспалова, И,П. Кудряшоа, В.Р. Керимов // Пшеница и тритикале: Материалы науч.-практ. конф. <>3еленад революция Г1.П. Лукьянсикоя Краснодар, 28-30 мая 2001 года, -Краснодар, 2001. - С. 509-517.

5. Боревик А,Н, Селекционная и хозяйственная ценность линия КПИИСХ 1221 (Т,5рЬаегососсит Регс,) / А.Н, Боровик, Л.А.Беспалова // Пути повышения к стабилизации производства высококачественного зерна; Сб. докл. междунар. науч.- гтракт. конф, - Краснодар, 2002. -С. 40-48.

6. Беспалова Л.А. Перспективы селекции и возделывания пшеницы шарозерной (Т.ьрКаегососсит Регс.) на Кубани / Л.А. Беспалова, А.П. Боровик, В.Р. Керимов II 1-я Центрально-Азиатская конф. по пшенице г, А л маты, 10-13 июня 2003 года: Материалы. - Алматы, 2003. — С. 35.

7. Боровик А.П, Шарозерная пшеница (ТпМсит ¡рЬаегососсит Регс.): проблемы и перспективы (обзор) / А.Н. Боровик, Л.А, Беспалова, О.Ф. Колесникова // Пшенида: Сб. науч. тр.: КНИИСХ. - Краснодар, 2004. - С. 201-225. -(Эволюция научных технологий в растениеводстве: В 4т.: Т.1)

Лицензия ИД 02334 14.07.2000.

Подписано в печать 5.08,2004, Формат60x84/16 Бумага офсетная Офсетная печать

Иеч. я, 1 Заказ № 462

Тираж 100

Отпечатано н типография КубГАУ, 350044? Краснодар, Калинина, 13