Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Селекция яровой мягкой пшеницы на продуктивность и качество зерна в Северном Казахстане

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Селекция яровой мягкой пшеницы на продуктивность и качество зерна в Северном Казахстане"

Саратовская государственная сельскохозяйственная академия им. Н. И. Вавилова

Г\; од

г На правах рукописи

КРИВОБОЧЕК Виталий Григорьевич

УДК 633.111 «321»:631.524.84/7

СЕЛЕКЦИЯ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА В СЕВЕРНОМ КАЗАХСТАНЕ

06.01.05 — селекция и семеноводство

АВТОРЕФ ЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Саратов 1998

Работа выполнена в Казахском научно-исследовательском институте зернового хозяйства им. А. И. Бараева (Шор-танды).

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный работник сельского хозяйства Российской Федерации, академик ААО, член-корр. РЭА ЗАВАР-ЗИН Анатолий Иосифович.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук Л. Г. ИЛЬИНА, доктор сельскохозяйственных наук А. Ф. СУХОРУКОВ, доктор сельскохозяйственных наук В. В. КОШЕЛЯЕВ.

Ведущая организация — Поволжский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства им. П. Н.' Константинова. л

Защита состоится « » _ ¡998 г.

в/^Рчасов на заседании диссертационного совета Д 120.72.01 в Саратовской сельскохозяйственной академии по адресу: 410710, г. Саратов, Театральная площадь, 1, СГСХА им. Н. И. Вавилова.

С диссертацией можно ' ' ХА.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук

А. И. ЗАВАРЗИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из ¡важнейших проблем для Северного Казахстана, решение которой позволит значительно повысить урожайность зерновых культур, в том числе и яровой пшеницы, является создание и .внедрение в производство новых сортов.

Новые сорта должны обладать, прежде всего, засухоустойчивостью. При современных рыночных отношениях они должны окупать более высокой урожайностью ¡и качеством зерна все затраты, связанные с их производством/ Существенную роль при этом должна сылрать селекция. Хотя успехи селекции за 'Последнее время очевидны, возделываемые сорта еще далеки от совершенства. При неблагоприятных условиях вегетации резко снижают урожайность и .качество 'зерна. В благоприятные годы не могут реализовать .высокий потенциал из-за склонности :к полеганию, поражаются болезнями и вредителями.

На современном этапе перед селекционерами стоит задача: создать сорта с высоким качеством зерна, потенциал которых в производственных условиях реализуется за счет устойчивости к абиотическим и биотическим факторам.

Для повышения результативности работ при создании таких сортов необходима ¡разработка научнообоснованных методов повышения эффективности отборов на ранних этапах и совершенствование теоретических основ ¡селекционного процесса.

Цель и задачи исследований. В задачу исследований, конечной целью ¡которых является создание -и внедрение в сельскохозяйственное производство новых сортов яровой мягкой пшеницы, входило:

— изучить характер ¡изменения урожайности и качества зерна у сортов яровой мягкой пшеницы в результате селекции на севере Казахстана;

— ¡выявить основные изменения ¡морфологических и физиологических признаков у сортов яровой пшеницы, ¡их взаимосвязь с урожайностью;

— установить закономерности и сортовые особенности физиологических процессов, определяющих ход формирования урожайности в засушливых условиях;

— изучить изменчивость и наследуемость основных хозяйственно-ценных признаков у гибридов при различных схемах скрещивания ¡с целью повышения эффективности отбора ре-

комбинатов с оптимальным сочетанием цродуктивносгияка-чества зерна;

— определить параметры основ«ых хозяйственно-ценных признаков и биологических свойств модели сортов яровой мялкой пшеницы с различным вегетационным периодом;

— создать сорта яровой мягкой пшеницы различных сроков созревания, передать их «а Государственное сортоиспытание и. внедрить в производство.

Научная новизна. Впервые разработана и апробирована схема селекционного процесса яровой мягкой пшеницы с учетом почвенпо-климатических условий Северного Казахстана при использовании трансформированных озимых сортов пшеницы, что позволило в короткий срок создать и районировать сорт Целинная юбилейная.

На основании ретроспективного анализа тринадцати сортов яровой -мягкой пшеницы различных периодов сортосмены установлено ¡изменение качества зерна, урожайности и элементов его структуры. Вскрыт механизм повышения урожайности и и<ачеста зерна у сортов яровой пшеницы в результате 57-летней селекционной работы. Выявлены элементы структуры урожая, а также признаки качества зерна, на которые необходимо вести селекцию яровой мягкой пшеницы в Северном Казахстане при создании новых сортов.

Установлено влияние водного стресса на динамику продукционного процесса в течение онтогенеза растений, а также взаимосвязь продукционного процесса с урожайностью.

Впервые в условиях Северного Казахстана проведены комплексные исследования и определены возможности повышения генетического эффекта отборов рекомбинантов с оптимальным сочетанием 'продуктивности и качества зерна.

На основе анализа 'биологических свойств и признаков, элементов структуры урожая, показателей качества зерна и физиологических характеристик впервые для условий Северного Казахстана разработана 'модель среднерапнего сорта яровой мягкой пшеницы, уточнены параметры засухоустойчивых высокопродуктивных среднеспелого и среднеиозднего сортов.

Практическая значимость. Установленные закономерности изменчивости, корреляции и наследуемости основных селекционных признаков, учет специфики условий вегетации и созданный новый комплексно-ценный исходный материал позволили усовершенствовать схему селекционного процесса, повысить эффективность отборов на продуктивность и качество

зерна, сократить -сроки создания сортов яровой мягкой пшеницы.

При творческом участии соискателя созданы, защищенные авторскими свидетельствами № 4127, 4128, 4666, 5551, 33, районировашгные сорта сильной пшеницы Целинная 26, Целинная 60, Целинная юбилейная, Эритроспермум 35, Целинная 24, которые занимали 1233981 га. Среднегодовой экономический эффект составил 23025868 долларов. В 1996 году включен о Государственный реестр сельскохозяйственных культур по Северному Казахстану новый сорт аильной пшеницы для солонцовых фонов Целинная 3 С (авторское свидетельство № 66).

С 1997 года по Средне-Волжскому региону проходит Государственное сортоиспытание новый сорт яровой мягкой пшеницы Пирамида.

В Казахском НИИЗХ им. А. И. Бараева, Самарском НИИСХ им. Н. М. Тулайкова, Мироновском НИИССП им. В. Н. Ремесло и Пензенском НИИСХ находится в селекционной проработке созданный соискателем ценный исходный материал для селекции засухоустойчивых, урожайных с высоким качеством зерна сортов яровой и озимой мягкой пшеницы. Включены в основной каталог ВИР пять сортообразцов яровой мягкой пшеницы К.-55751-К-55755—источники селекционно-ценных признаков и свойств.

На защиту выносятся:

— результаты семнадцатилетних исследований по теоретическим и практическим вопросам селекции яровой мягкой пшеницы;

— селекционно-генетические исследования признаков продуктивности и качества зерна пшеницы;

— созданные сорта яровой мягкой пшеницы.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях ученого совета Казахского НИИ зернового хозяйства им. А. И. Бараева, научно-хчетодичеоком совете Северо-Казахстаиского селекцентра 1976—1992 гг., всесоюзных, республиканских и региональных научных конференциях, совещаниях по генетике, селекции-и семеноводству: г. Алма-Ата (1979), Шортанды (1981), г. Санкт-Петербург (1982), г. Улан-Удэ, Бурятский НИИСХ (1982), Жодшио, Белорусский НИИЗ (1984), г. Новосибирск (1984), г. Целиноград (1984), г. Кокчетав (1985), г. Омск, СибНИИСХоз (1986), г. Мироновка, Мироновский НИИССП (1983, 1986), г. Безенчук, Самарский НИИСХ

(1996), г. Саратов, НИИСХ Юго-Востока (1996, 1997), г. Москва, ВДНХ (1988), г. Пенза (1995, 1997); международном семинаре по селекции пшеницы (ЦИММИТ, ИКАРДА) г. Краснодар (1995); на областных агрономических совещаниях — г. Аркалык (1987), г. Кокчетав (1990, 1991, 1992), г. Куста-иай (1990).

Личный вклад соискателя. Работа является обобщением результатов 'исследований, выполненных <в течение семнадцати лет лично, -совместно с другими исследователями или под руководством автора диссертации.

Авторство ¡на материалы, использованные в работе, характеризуются следующим образом: все материалы, рассматриваемые в главах 3, 4, 5, 6, 7, принадлежат автору.

Автор непосредственно принимал участие в создании сортов, составлении планов гибридизации, проводил отборы, изменение озимых сортов в яровые, создание оригинальных парии! семян, внедрение в производство. Вел питомник конкурсного сортоиспытания, а также селекционный материал по темам Н1 и РбВь

Выбор темы и этапы исследований проведены иод руководством и при постоянной помощи кандидата сельскохозяйственных наук В. К. Мовчана.

Исследования проводились в соответствии с государственным тематическим планом отдела селекции пшениц Казахского НИИ зернового хозяйства по проблеме 0,51.03, теме Нь «Совершенствовать принципы подбора пар, схем скрещиваний и 'изучить наследование важнейших хозяйственно-биологических признаков и свойств при внутривидовой гибридизации». С 1976 по 1993 годы автор являлся ответственным исполнителем по данной теме.

Совместно с зав. лабораторией технологической оценки качества зерна, кандидатом с.-х. наук Э. Г. Демидовой и зав. лабораторией биохимии, кандидатом биологических наук Л. И. Еськобой, м.н.с. Л. Ф. Герлимской вел самостоятельную тему Р6В1 «Изучить характер наследования белка, качества зерна и продуктивности у гибридов яровой мягкой пшеницы при различных типах скрещиваний».

В экспериментальных работах в разные годы принимали участие научные сотрудники: Е. И. Фидык, 3. Н. Лысенко, С. А. Шапилов, В. Н. Вагнер.

Ценные советы получены от научного консультанта по диссертации, доктора сельскохозяйственных наук, профессора А, И. Заварзина. 4

Автор выражает всем искреннюю благодарность и признательность за совместную творческую работу.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений селекционной практике и производству, списка литературы и приложения. Текстовая часть диссертации изложена на 280 страницах машинописного текста, содержит 82 таблицы, 14 рисунков и 34 приложения. Список литературы включает 367 наименований, в том числе 44 иностранных источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. УСЛОВИЯ, ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ И Л1 ЕЮ ДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИИ

Территория Северного Казахстана занимает площадь около 600 тыс. км2. К этому региону относят шесть административных областей: Акмолинскую, Кокчетавскую, Кустанай-скую, Павлодарскую, Северо-Казахстанскую и Тургайскую.

Яровая пшеница возделывается ¡в двух геоботанических зонах— степь занимает 75% всей пашни Северного Казахстана, относится к засушливой зоне и лесостепь (25% пашни) к зоне неустойчивого увлажнения.

Климат Северного Казахстана засушливый, резко-континентальный, отличается крайним непостоянством. Годовое количество осадков уменьшается с севера (со среднегодовой суммой осадков 320 мм) на юг (200 мм).

Безморозный период составляет 3,5 месяца. Лето обычно сухое и жаркое, но бывает сырым и холодным. Средняя температура воздуха в июне + 18°С, в июле +20°С. Максимальная температура воздуха в нюне достигает +40 °С, в июле +44 °С. Высокие температуры воздуха, изобилие солнечного света в летний период создают условия для сильного испарения. Испаряемость настолько высока, что требуется не менее 5 мм осадков, чтобы покрыть расход испарения за суткн. Сильные 'иссушающие ветры, очень низкая относительная влажность воздуха, резкая смена погоды способствуют проявлению эрозии почвенного покрова.

Экспериментальные исследования выполнены па полях опытного хозяйства Казахского научно-исследовательского института зернового хозяйства (Шортанды) с 1976 по 1992

годы. Почвы — южные карбонатные черноземы, обладающие высоким потенциалом плодородия. Мощность перегнойного профиля 50—60 см, содержание гумуса 4—6%, валового азо-ia 0,18—0,31;%, валового фосфора 0,12—0,25%, калия 82— 116 -мг на 100 г почвы. Подвижного фосфора в почве содержится мало —не более 1,2 мг «а 100 г почвы по Мачигину. Карбонатность, тяжелый механический состав и уплотнение подпахотного горизонта несколько ухудшают физические свойства, что выражается в глыбистости и трещиноватости при иссушении, вязкости при увлажнении. Почвы относятся к па-хотнолригодиьш среднего качества.

Метеорологические условия в годы проведения опытов были разнообразны « полно отражают особенности климата региона. По данным агрометеостанцин и учета урожайности яровой пшеницы в конкурсном сортоиспытании годы исследований условно разделены ¡на три группы: 1—очень сухие, ГТК<0,7 — 64,8% лет при средней урожайности стандарта 13,6 ц/га; 2 — умеренно-засушливые, ГТК. 0,7—0,9—17,6% лет (1976, 1978, 1992 гг.) при урожайности стандарта 20,4 ц/га; 3 — обеспеченные влагой, ГТК> 1—17,6% лет (1979, 1986, 1990 гг.) при средней урожайности стандарта 30 ц/га.

Эволюция селекции Северо-Казахстанского селекцентра изучалась на сортах яровой 'мягкой пшеницы, районированных в разное ¡время: Акмолинка 1 (1945), Шортандинка (1951), Снегурка (1957), Целиноградка (1967), Пиротрикс 28 (1973), Шортандинская 25 (1976), Целинная 20 (1978), Це-линшая 21 (1980), Целинная 26 и Целинная 60 (1986), Целинная юбилейная (1988), Целинная 24 (1993). Сорт Саратовская 29, районированный с 1957 -года, 'использовался в качестве стандарта. Все сорта высевались по типу конкурсного сортоиспытания в четырехкратной повторное™. Площадь делянок 75 кв. м. Норма высева 3 млн. всхожих з'ерен на га. Фенологические наблюдения л структура урожая ¡изучались по методике госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1971). Прогресс в селекции яровой мягкой пшеницы определяли по методике В. А. Ильина (1975).

Математическая обработка многолетних опытных данных проведена по методике Л. С. Роктанэн, В. Т. Томилова (1976). При определении пластичности и стабильности использовали ¡метод S. А. Eberhart, W. A. Rüssel (1966).

С целыо создания 'исходного материала для селекции на продуктивность и качество зерна использованы сорта озимой пшеницы Мироновская 808, Прибой, Чайка и яровой пшени-

цы Целинная 20, Целинная 21, Целинная 60, Лютесценс 72/76-4, Лютесценс 337/76-44, хорошо 'приспособленные к поч-венно-климатическим условиям зоны. Также использованы сорта инорайон'ной селекции — Тулупская остистая ВИР 264-2, Скала ПГ, К-54047, К-54427, К-54648.

Сравнительное изучение родительских сортов и гибридов проведено по схеме Р^ —Г7! — ¥2 — Р3 — Р^ «а делянках

0,9 1М2 с площадью питания растений 2X30 см. Посев проводили под специально сконструированный маркер в четырехкратной повторности.

Для изучения качества зерна гибридных линий и родительских сортов яровой мягкой пшеницы использовали косвенный метод, определения силы муки, основанный на оценке качества клейковины в молочной кислоте по пятибалльной шкале (Синицын С. С., Зелова Л. А., 1978).

Математическая обработка экспериментальных данных выполнена на ЭВМ по средним значениям количественных признаков, их коэффициентов вариации, парной и множественной корреляции, регреенн. Коэффициенты наследуемости в узком и широком смысле определяли по .методикам Б. А. Дос-пехова (1979) и П. П. Лнтуна (1969), генетический сдвиг потомства при отборе и генетический эффект отбора по У. Уильямоу (1968) и П. Ф. Рокнцкому (1974).

Определение параметров ¡водного режима растений (общей оводненности, водного дефицита, водоудерживающей способности, степень повреждения листьев при завядании и прогревании по выходу электролитов) проводили по методике Н. Н. Кожушко, Р. А. Бородиной (1987).

Изучение ¡влияния водного стресса на динамику продукционного процесса в течение онтогенеза растений яровой пшеницы проводили в вегетационных сосудах, вмещающих 4 кг абсолютно сухой почвы, влажность которой поддерживали весовым методом. Повторность шестикратная, один сосуд представлен как повторение (20 растений). На протяжении онтогенеза исследовали структуру посева, сформировавшуюся в различных условиях влажности почвы. Определяли массу главных стеблей, побегов кущения, площадь листьев отдельных ярусов, а также их сырую и сухую массу, продолжительность жизни листьев, массу корней. Такой анализ позволяет характеризовать структуру модели посева, ограниченного объемом сосуда,

2. СЕЛЕКЦИЯ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА (литературный обзор)

В повышении эффективности сельскохозяйственного производства важная роль ¡принадлежит селекции. Особенно возрастает роль сорта в современном земледелии, где произошла переориентация и замена интенсивных технологий на биоло-гизацию, адаптивную 'интенсификацию сельского хозяйства. На первое место выходит проблема адаптации, т. е. соответствие генотипа и среды, сорта и технологии.

.В ретроспективном аспекте проанализированы достижения и перспективы развития селекции. На основе критического анализа литературных данных были сформулированы для разработки и усовершенствования ряд теоретических и методических вопросов.

3. ИЗМЕНЧИВОСТЬ СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

3.1. Изменение урожайности и элементов структуры урожая яровой мягкой пшеницы в результате селекции

Ретроспективным анализом установлено, что урожайность сорта Целинная юиблейная, по сравнению с сортом первого периода сортос мены Акмолинка 1, возросла в среднем на 3,7 ц/га (19,7%) и достигла 22,5 ц/га. По годам уровень урожайности колебался от 13,1 ц/га (1988 г.) до 41,4 ц/га (1986 г.), но он был выше у сортов последнего периода сортосмены во все годы исследований (табл. 1). .

Повышение урожайности среднепоздних сортов яровой мягкой пшеницы различных периодов сортосмены в результате селекции достигалось увеличением продолжительности вегетационного периода. Между урожайностью и продолжительностью вегетационного периода установлена положительная корреляция (г=0,68). Существенно, по сравнению с первыми районированными сортами, увеличилась продолжительность периода всходы— восковая спелость у сортов Целинная 20 и Целинная 21 на 5—7 дней.

В пруппе среднеспелых сортов разница в урожайности не столь существенна. Среднеспелые сорта Целинная 26 и Целинная 60 превысили в среднем за годы исследований стандарт Саратовскую 29 на 0,7—1,4 ц/га, а среднепозднеспелый

Таблица I

Урожайность, вегетационный период и высота растений провой мягкой пшеницы по этапам сортосмены (КСИ, 1982—1990 гг.)

Годы Урожайность, ц/га Вегега- ) Высота

Сорта paíioiui- Ш101.НЫИ • растенни

рона!ия средняя лимиты период, ! см

дней 1

Сред! епоздняя группа

Акмолинка 1 1945 18,8 9,7—33,9 83 70

Шортандпнка 1951 19,3 9,7-35,9 82 73

Снегурка 1957 18,7 10,2—32,9 81 74

Целиноградка 1967 20,1 12,1—35,1 85 79

Пиротрнкс 28 19-3 20,8 12,2—38,1 87 80

Целш на:1 20 1978 21,6 12,8—39,1 90 74

Целинная 21 1980 21.4 13,1—37,2 88 74

Целинная юбилейная 1988 22,5 13,1-41,4 85 70

Среди еспелая г ->уппа

Саратовская 29 — 1959 17,6 12,0—36,0 79 69

стандарт

Шортандипская 25 1976 19,2 10,2—37,0 79 71

Целинная 26 1986 19,3 9,5-37,1 78 66

Целинная 60 1986 20,0 11,0-37,4 80 68

Целинная 24 1993 20,9 11,4-29,7 75 79

НСР0,95 0,8 1.0 2,8

сорт Акмолинку 1 на 0,5—1,2 ц/га (6,4%). И в то же время уступили по урожайности среднепозднеспелым сортам Целинная 20, Целинная 21 и Целинная юбилейная.

Однако, в отдельные годы среднеспелые сорта превышают по урожайности среднепозднеспелые. Это. связано с местными особенностями климата и характером распределения осадков в летний период. В годы, когда основная ¡масса атмосферных осадков выпадает в первую половину лета, на первое место по урожайности выходят более скороспелые сорта. Если первая половина лета засушливая, а атмосферные осадки выпадают в середине или конце июля, то в этом случае эти запоздалые осадки более эффективно используют среднепоздиие сорта. Поскольку период максимального роста и водопотребле-ния у них ¡в сравнении со среднеспелыми сортами наступает на 7—10, а иногда и на 14 дней позднее.

Поэтому для ослабления влияния повторяющихся беспорядочно засух, наиболее полного использования атмосферных

осадков в летний период и стабилизации урожайности в различных почвенно-клнматпческих зонах определяется удельный вес в производстве среднеспелых н среднепоздиих сортов. Так, например, для первой зоны Акмолинской области целесообразное соотношение составляет 60% среднеспелых л 40% среднепозднеспелых сортов. Для второй агроклиматической зоны — 50,% и 50% и третьей — 40% и 60% соответственно.

Увеличение урожайности сортов различных этапов сортосмены сопровождалось изменением отдельных элементов структуры урожая (табл. 2). В ходе селекционной работы с яровой пшеницей общая и продуктивная кустистость у сортов также изменилась. У сорта Целинная юбилейная продуктивная ¡кустистость возросла в сравнении с сортом Акмолинка 1 на 0,3 стебля или на 23,1;%- В группе среднеспелых сортов она увеличилась на 0,2 продуктивных стебля или на 15,4%.

Вследствие увеличения продуктивной кустистости возросло число продуктивных стеблей на м2 у сортов последнего периода сортосмены. В группе среднепозднеспелых сортов количество продуктивных колосьев на м2 увеличилось на 21,5%, а в группе среднеспелых сортов на 12,7%.

Существенно изменилась в результате селекции масса зерна с растения и колоса. У сортов последнего этапа сортосмены она выше, чем у представителей первого этапа сортосмены на 0,28 г или на 45,2%. Наибольшую массу зерна с растения имели сорта Целинная юбилейная, Пиротрикс 28 и Целинная 21.

Продуктивность главного колоса увеличилась у сортов последнего периода сортосмены на 0,17 г или на 35,4;%. Причем главные колосья изученных сортов пшеницы обеспечивают 87—100% урожая в засушливые годы. Во влажные годы вклад в общую урожайность массы зерна с колосьев боковых побегов может достигать 50%.

У сорта Акмолинка 1 количество зерен в колосе составляло 19, а у сорта Целинная юбилейная увеличилось количество зерен на колосе до 24 шт. или на 26,3;%-

Значительно изменилась я масса 1000 зерен. Если у сорта первого периода сортосмены она составляла в 'Среднем 27,4 г, то у сортов последнего этапа 31—32,1 г. Увеличение произошло на 3,6—4,7 г или на 17,2%.

Таблица 2-

Элементы структуры урожая сортов яровой мягкой пшеницы по этапам сортосмены (КазНИИЗХ, 1982—1990 гг.)

Кустистость о х Число зерен в колосе, шт. Масса "ерна, г

Сорта общая продуктивная о 11. а ^ 3 Н сз - Чи = Масса 1000 зе-рек, г колоса растения

Средпепоздние сорта

Акмолинка 1 1,4 1,3 363 19 27,4 0,48 0,62

Шортандинка 1,5 1,4 371 20 29,9 0,52 0,68

Снегурка 1,4 1,3 333 20 31,0 0,49 0.64

Целиноградка 1,6 1,4 393 22 28,3 0,55 0,74

Пиротрикс 28 1.6 1,5 355 24 30,7 0,62 0,85

Целинная 20 1,6 1,5 414 22 31,5 0,58 0,80

Целинная 21 1,7 1.5 415 21 31,9 0,57 0,82

Целинная юбилейная 1,8 1,6 441 24 32,1 0,65 0,90

Среднеспелые сорта

Шортандинская 25 1,4 1,3 346 20 31,1 0,55 0,73

Целинная 26 1,4 1,3 350 20 30,2 0,50 0,65

Целинная 60 1,5 1,4 377 23 30,4 0,57 0,78

Целинная 24 1,6 1,5 39Э 23 31,0 0,60 1,02

НСР0,95 0,06 0,05 26 0,7 0,6 0,03 0,04

3.2. Фенотипическая детерминация показателей качества зерна

Основными показателями качества зерна являются содержание в нем белка и клейковины, так как с ними связаны технологические и мукомольно-хлебопекарные свойства и товарная ценность зерна.

Биологический оптимум содержания белка у яровой мягкой пшеницы составляет 16—17%. Повышение белковости зерна выше этого уровня вызывает резкое снижение урожая и хлебопекарных качеств (Бебякин В. М., 1983).

В наших исследованиях не установлена связь между урожайностью и содержанием белка в зерне. Коэффициент корреляции по группам сортов составил у слабых 0,31+0,15, в группе сильных — 0,10+0,11. У сорта Целинная юбилейная коэффициент корреляции — 0,59+0,40, эта связь была не существенна. Самое высокое содержание 'белка в зерне у испытываемых сортов отмечено в 1978 году—19,4—23,6% при урожайности 26,7—31,8 ц/га.

В результате селекции с ростом урожайности у сортов последнего периода сортосмены снизилось содержание белка в зерне в среднем на 2,4—2,9%.

По литературным данным отмечается высокая отрицательная зависимость между массой 1000 зерен и содержанием белка в зерне пшеницы. На этом основании даются рекомендации для увеличения содержания белка в зерне, вести отборы на снижение крупности зерен (В. В. Пыльнев, 1983).

В наших опытах такая зависимость не установлена. Коэффициент корреляции между массой 1000 зерен и содержанием белка в зерне по группам слабых и сильных сортов составил соответственно 0,02+0,16; 0,03±0,11.

В результате селекции существенно снизилось содержание клейковины в зерне 'на 7—8,1%, при одновременном улучшении ее качества.

По данным таблицы 3 в среднем за годы исследований содержание клейковины в зерне у слабых по качеству сортов составило 34—39,5%, в группе сильных пшениц от 30 до 32,5;%. В группе слабых и сильных сортов между урожайностью и содержанием клейковины в зерне отмечена средняя отрицательная зависимость (г=—0,37±0,15; —0,40+0,10). Очень высокая отрицательная зависимость установлена у сорта Целинная юбилейная (г ——0,98±0,11). Это свидетельст-

Таблица 3

Физико-химические показатели качества зерна у сортов яровой мягкой пшеницы различных этапов сортосмены (КСИ, пар. 1076—1990 гг.)

Содержание в зерне. % Качество

Сорта клейковины,

белка клейковины ед. ИДК

Саратовская 29 — стандарт 16,0 31,1 66

Акмолинка 1 18,8 39,5 81

Шортандинка 17,9 35,3 71

Снегурка 17,8 34,3 74

Целиноградка 16,8 32,1 63

Пиротрикс 28 17,7 32,0 67

Шортандинская 25 16,1 30,6 62

Целинная 20 17,6 32,2 63

Целинная 21 16,8 30,4 61

Целинная 26 15,9 31,4 60

Целинная 60 16.2 31,9 62

Целинная юбилейная 16,4 32,5 61

НСР0,Э5 0,7 2,3 7,8

вует о том, что с увеличением урожайности будет снижаться клейковина в зерне.

Следует отметить несоответствие высокого содержания клейковины в зерне с качеством. Вариационный размах показателя качества клейковины колебался от значений удовлетворительно крепкой и нормальной до удовлетворительно слабой. Ухудшение качества клейковины в сторону ее расслабления наблюдалось чаще в годы с обильными осадками в конце созревания (1980, 1986, 1990). Однако такое явление отмечено и в острозасушливом 1984 году.

Существенно улучшены физические и хлебопекарные свойства теста. Сила муки возросла от 160 е. а. до 555—630 е.а. пли на 395—470 е.а. При этом увеличилась упругость и растяжимость клейковины. В группе слабых сортов отношение упругости теста к его растяжимости (Р/Ь) находилось в пределах 0,25—0,96, в группе сильных от 0,6 до 3,28 при средних значениях от 1 до 1,63. Следует отметить среднюю отрицательную зависимость между урожайностью и силой муки (—0,34+0,11) в группе сильных сортов.

Устойчивость к замесу характеризует показатель разжижения теста в единицах фаринографа. Слабые сорта Акмо-линка 1, Шортандинка, Снегурка, Пиротрикс 28 имеют срав-

нительно высокий показагель разжижения теста от 70 до 210 е.ф. У сильных сортов последнего периода сортосмены Целинная 26, Целинная 60 и Целинная юбилейная показатель разжижения теста составил от 10 до 110 е. ф. Этот показатель у сильных сортов в значительной степени подвержен влиянию погодных условий. Коэффициент вариации колебался от 45 до 58,7;%. Особенно ухудшается показатель разжижения теста во влажные годы при низких температурах воздуха во время созревания.

Валориметрическая оценка, определяемая на фариногра-фе, является интегрирующим показателем физических свойств теста. Этот показатель дает информацию о смесительной ценности ¡муки и (находится в тесной зависимости от характера разжижения теста. У -сорта Акмолинка 1 валориметрическая оценка колебалась от 32 до 50%. А у сорта последнего периода сортосмены Целинная юбилейная смесительная ценность муки составила от 55 до 78;% при среднем значении 65%.

Объемный выход хлеба из 100 г муки у сорта Целинная юбилейная колебался от 580 до 825 мл , а слабого сорта Акмолинка 1 от 390 до- 515 мл. Среднее значение признака меньше на 200 мл.

По внешним и внутренним (пористость ¡мякиша) признакам качества хлеба выводится общая хлебопекарная оценка. В наших опытах ¡в группе слабых сортов средняя величина хлебопекарной оценки колебалась от 2,9 до 3,1 балла, усильных она была в пределах 4,7—4,9 балла.

Для повышения эффективности селекционного процесса по качеству урожая необходимо знать лнмитированность элементов, слагающих качество зерна. В ¡наших опытах из двенадцати выбранных нами информативных показателей качества зерна у сильных сортов яровой мягкой пшеницы независимо от условий выращивания ¡по классификационным нормам как отличный улучшитель, характеризовались натура зерна и стекловидность (табл. 4).

Как видно из данных таблицы 4, в ограничительном минимуме в группе сильных сортов находятся показатели смесительной ценности муки (валориметрическая оценка), разжижение теста и масса 1000 зерен.

Ориентация ¡на эти показатели при обязательном контроле объема хлеба, силы -муки, содержания белка и клейковины в зерне позволит повысить эффективность селекционной работы на качество зерна.

Таблица 4

Относительная частота формирования высококачественного зерна по группам слабых и сильных сортов яровой мягкой пшеницы в ¡% (КазНИИЗХ, 1976—1990 гг.)

Показатели качества Классификационные нормы (отличный, удовлетворительный улучшптель) Группа I сильные ; слабые сорта | сорта

1. Масса 1000 зерен, г 35—38* 20 15

2. Содержание белка в зерне, % 16/14 45/100 80/100

3. Содержание клейковины

в зерне, % 32/28 48/94 77/95

4. Качество клейковины, ед. ИДК-1 45/75 84 50

5. Натура зерна, г/л 750 100 100

6. Стекловидность, % 60 100 42

7. Сила муки ед. а. 500/280 44/1С0 0/20

8. Отношение упругости теста к

его растяжимости 0,8—1,5/0,7-2,0 76/90 12/25

9. Разжижение теста, ед. ф. 30/60 14/27 0/0

10. Валориметрическая опенка,

ед. валор. 85/70 0/26 0/0

11. Объем хлеба, мл/100 г 700/600 37/77 2,5/7,5

12. Общая хлебопекарная оценка.

балл 4,7/4,5 51/68 2,5/5,0

*) По классификатору технологических признаков масса 1000 зерен 35—38 г соответствует 4 баллам по 9-балльной шкале.

Таблица 5

Характеристика сортов яровой мягкой пшеницы по относительной частоте формирования сильного зерна (КазНИИЗХ, 1976—1990 гг.)

Относительная частота формирова-

ния показателен сильного зерна, %

Сорт

ограничительной

отличного

нормы улучшителя

Саратовская 29 — стандарт 74 38

Целинная 60 90 60

Целинная 26 86 58

Целинная юбилейная 84 56

Целиноградка 79 48

Целинная 21 78 47

Целинная 20 74 53

Шортандинская 25 70 45

Сравнивая сорта яровой мягкой пшеницы разных лет, можно утверждать, что наряду с увеличением урожайности достигнут определенный прогресс и в улучшении качества зерна (табл. 5).

Сорта последнего периода сортосмены Целинная юбилейная, Целинная 60 и Целинная 26 в 56—60;% лет формировали зерно по самым высоким показателям как отличный улучши-тель :и в 84—90;% лет по качеству зерна не ниже ограничительной нормы на сильное зерно. То есть в течение 13,5 из 15 лет -сорта формировали сильное зерно.

3.3. Экологическая пластичность сортов яровой мягкой пшеницы

В процессе селекции при максимальной оптимизации условий выращивания автоматически усложняется проблема агроэкологпчеекой адаптации нового сорта. В этом случае сама селекция на достижение потенциальных возможностей сорта требует -и соответствующих фонов для выявления и отбора нужных генотипов. Это было бы реально, если в процессе селекции адекватно росту генетически детерминированного потенциала урожайности новых сортов увеличивался и потенциал условий их выращивания в производстве. Однако не всегда и не везде потенциал продуктивности новых сортов соответствует росту уровня агротехники в производстве и поэтому наблюдается высокая вариабельность урожайности по годам. Так, например, максимальная урожайность по районированному ореднепозднему сорту Целинная 20 получена 60 ц/га в 1975 году на Минусинском сортоучастке Красноярского края. В 1983 году на этом же сортоучастке урожайность по пару среднеспелых сортов Целинная 26 составила 56 ц/га и Целинная 60 •— 58,2 ц/га и соответственно по предшественнику яровая пшеница 49,8 и 49,9 ц/га. В производственных условиях продуктивность этих сортов реализуется лишь наполовину. В связи с этим в местных условиях сорта должны обладать, прежде всего, высокой стабильностью урожайности и качества зерна, повышенной засухоустойчивостью и широкой экологической пластичностью.

Под пластичностью понимают положительный отклик генотипа на улучшение условий выращивания, стабильность — устойчивость признака в различных условиях среды.

Изучение в 1982—1990 гг. 12 сортов яровой мягкой пшеницы по методике конкурсного сортоиспытания позволило

дать оценку экологической пластичности по двум показателям: коэффициенту регрессии (Ы), который характеризует реакцию сорта на изменение условий выращивания (пластичность) 'и второй —стабильность по среднему квадратнчеоко-му отклонению от линии регрессии.

Дисперсионный анализ полученных данных показал значимость действия и взаимодействия изучаемых факторов. Наибольшее влияние на урожай яровой пшеницы оказал фактор В (годы).'Достоверно, но значительно меньше влияют сорта (фактор А) и взаимодействие (сорта — годы).

Из всего набора изучаемых сортов наиболее отзывчивым на улучшение условий выращивания оказался сорт Целинная юбилейная''(табл. 6).

Таблица 6

Характеристика сортов яровой мягкой пшеницы по параметрам экологической пластичности

Сорта Средияя урожайность, ц/га Коэффициент регрессии (пластичность, Ы) Показатель стабильности, 82сН

Саратовская 29 18,6 1,03 0,60

Акмолинка 1 18,8 0,85 0,63

Шортандинка 19,3 0,87 0,53

Снегурка 18,7 0,85 0,54

Целиноградка 20,1 0,93 1,52-

Пиротрикс 28 20,8 1,06 0,68

Шортандинская 25 19,2 1,08 0,42

Целинная 20 21,6 0,96 0,56

Целинная 21 21,4 1,02 0,99

Целинная 26 19,3 1,04 0,33

Целинная 60 20,0 1,04 0,18

Целинная юбилейная 22,5 1,12 1,21

У ряда сортов Целинная 20, Целинная 21, Саратовская 29, Целинная 26 и Целинная 60 коэффициент пластичности имел значения близкие к единице. Следовательно, урожайность этих сортов и ее изменчивость находятся в прямой зависимости от условий выращивания.

Сорта первого периода сортосмены — Акмолинка 1, Шор-тандинка, Снегурка, Целиноградка — наименее отзывчивы на условия выращивания. С повышением уровня урожайности на 1 ц/га они увеличивают свой только на 0,85—0,93 ц/га.

Наиболее стабильные урожаи в разных условиях возделывания давали сорта Целинная 26 и Целинная 60 (52di = 0,18; 0,33). Это указывает на соответствие биологических особенностей сортов условиям выращивания. Эти сорта следует считать как в селекционном плане, так и в практическом наиболее ценными, поскольку у них коэффициент регрессии близкий к единице, -а показатель стабильности приближен к нулю. Такие сорта хорошо отзываются на улучшение условий выращивания и имеют стабильные показатели. Однако у таких сортов часто рост пластичности способствует уменьшению его стабильности.

Ко второй группе относят сорта с высоким коэффициентом регрессии (bi) и показателем стабильности (S2di). К таким сортам относится Целинная юбилейная, у которой bi = 1,12, S2di—1,21. Этот сорт несколько уступает первым >в связи с тем, что у пего высокая отзывчивость сочетается с высокой вариабельностью урожайности.

4. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА И ИХ ЭВОЛЮЦИЯ В ПРОЦЕССЕ СЕЛЕКЦИИ

Научно обоснованные представления о путях создания более совершенных сортов яровой пшеницы должны базироваться в первую очередь на ретроспективном анализе эволюции морфофизиологических признаков растений, обеспечивающих увеличение урожая зерна в предшествующие годы "(Evans L. Т., 1984; Кумаков В. А., 1985; Ламан Н. А. и др., 1987).

4.1. Формирование листовой поверхности и фотосинтетический потенциал

Признаком, тесно связанным с общим развитием вегетативной массы и продуктивностью растений, является площадь листовой поверхности.

Увеличение площади листовой поверхности растений произошло в годы направленного отбора на этот признак при одновременном усилении корневой системы. Это период создания сортов Целиноградка и Пиротрикс 28. В дальнейшем ассимиляционная поверхность растений селектированию не подвергалась. Вместе с тем отборы по продуктивности колоса

Ivl Я

«

о о

•4

Ü,Ö

О, Y U.6

0,4 O.'í

0,2 0,1

в/ Влатами 1990 г,

куиениэ а выход ксдопвкке коючни

трубку

спелое гь

F¡¿g. - .глистовой (1»4Дб*с у ореснйПйглиих il), оредна-0П43И» С2) , и средне ранних р) сортов лроврц аденицы

вследствие существования морфофпзиологической корреляции привели к увеличению ¡площади листьев, прежде всего верхнего яруса, которые удовлетворяют спрос репродуктивны;; органов в асснмилятах.

Увеличилась площадь листьев главного побега на 17,7;% (5,1 см2), площадь листьев растения возросла на 48,3% (24,7 см2). Это обусловлено, прежде всего, увеличением площади флатового и подфлагового листьев на 31,9;% (5,2 см2).

Анализируя лнстовой индекс сортов яровой мягкой пшеницы различной спелости, следует отметить, что среднеспелые -сорта уступают по этому показателю сортам среднепоздней группы. Раннеспелые сорта в большей степени подвержены воздействию засухи, листовой индекс у них ниже, чем у среднеспелых и среднепоздних сортов (рис. 1).

В условиях засухи у среднеспелых сортов с увеличением фотосинтетического потенциала (ФП) в фазу кущения наблюдается тенденция к снижению урожайности (г = —0,42± ±0,33; —0,71+0,49), а у среднепоздних сортов ФП в эту фазу сравнительно низкий (г = 0,35±0,38; —0,13±0,40), что объясняется различием в «стартовом» росте листьев.

В фазу выхода в трубку до молочной спелости в группе среднеспелых сортов при недостатке влаги в почве фотосинтез подавляется в большей степени, чем у среднепоздних сортов.

Коэффициент корреляции между урожайностью зерна и ФП составил 0,92—0,85, т. е. с увеличением ФП возможен рост урожайности. В группе среднепоздних сортов такой закономерности не обнаружено. По-видимому, ФП этих сортов достигает оптимума при сложившемся балансе влаги и температуры воздуха.

5. ВОДНЫЙ РЕЖИМ РАСТЕНИЙ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В СВЯЗИ С ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬЮ И ПРОДУКТИВНОСТЬЮ

В Северном Казахстане при создании новых сортов зерновых культур основное требование — это сочетание высокой урожайности с засухоустойчивостью. Главная трудность создания таких сортов состоит в том, что существует обратная зависимость между физиологической засухоустойчивостью и ростом и развитием растений.

5.1. Водоудерживающая способность

Водоудерживающая способность листьев — это свойство, помогающее растениям противостоять обезвоживанию. Считается, что эта способность является интегральным свойством, позволяющим определять границу адаптивной изменчивости и судить о степени устойчивости растений к засухе. Устойчивые сорта отличаются тем, что в процессе засухи механизмы водоудержания действуют у них более длительное время (Кожушко Н. Н„ 1976).

В острозасушливые годы водоудерживающая способность листьев в фазу кущения была низкой. Сорта Целинная 24, Целинная 26, Целинная 21, Целинная 60 и Целинная юбилейная имели самую высокую потерю воды. В фазу колошения при возрастании засухи у этих сортов механизм водоудержания работал лучше. Особенно это характерно для среднеспелой группы сортов, у которой в условиях интенсивной засухи, имевшей место в фазе колошения, корневая система уже не могла компенсировать недостаток тлаги и водоудерживающая способность листьев сыграла существенную роль. Установлена корреляционная связь водоударживающей способности листьев с массой 1000 зерен (г=0,89±0,26).

5,2. Водопоглощающая способность и водный дефицит

Установлена -существенная положительная связь между показателем водопоглощающей способности (в кущении) и урожаем зерна (г=0,57; с1ху = 32°/о), а также с продуктивностью главного колоса (г=0,54; <1ху = 29). В 1990 году в группе-среднепоздних сортов высокая водопоглощающая способность листьев в фазу колошения способствовала хорошему наливу зерна и высокой урожайности. Коэффициент корреляции -между водопоглощающей способностью листьев и массой 1000-зерен (0,7.1±0,29; с!ху=50%), с урожайностью (0,82± ±0,23; с!ху=67%).:.А в группе среднеспелых сортов установ; лена существенная корреляционная связь только с массой 1000 зерен (г=0,93±0,17;.ёху=86%). . .

Сортовые различия в ответных физиологических реакциях на действие засухи проявляются в изменении остаточного и дневного водного дефицита листьев, которые находятся в тесной связи с интенсивностью фотосинтеза и отражают динами-

ку соотношения между расходом и поступлением воды в растение.

В наших опытах остаточный водный дефицит (ОВД) растений был обнаружен в кущении, т. е. когда корневая система еще недостаточно развита, а устойчивость молодого растения может быть обусловлена способностью растительных тканей сохранять необходимую влагу. Наиболее высокой во-допасыщенностыо после ночного периода, т. е. наименьшим ОВД, характеризовались листья пшеницы сортов Целинная 20, Целинная 60, Шортапдинка. В 1989 острозасушливом году ОВД листьев возрастал от кущения до колошения растений но мере нарастания почвенной засухи. В 1990 году ОВД листьев наблюдался только в фазе кущения.

При повышении температуры воздуха в полуденные часы увеличивался водный дефицит растении у всех сортов яровой пшеницы. Однако выносливость сортов к потерям влаги и восстановление нормальной оводпенности тканей были различными. Сорта Целинная 26 и Целинная 60 характеризуются повышенной устойчивостью к обезвоживанию. Наибольший дневной дефицит наблюдался у сортов Целинная 20, Целинограда, Снегурка.

5.3. Влияние водного стресса на динамику продукционного процесса в течение онтогенеза растений яровой пшеницы

На первоначальных этапах роста растений накопление биомассы обусловлено прежде всего темпами формирования листовой поверхности, поскольку масса листьев в этот период преобладает в общей надземной массе. В фазе колошения преобладающей становится масса стеблей (57—61;% от общей массы растения). Поэтому, снижение уровня влагообес-печеиности растений в различные периоды онтогенеза своеобразно сказывается на динамике продукционного процесса. Различия между сортами яровой пшеницы при оптимальной влажности почвы в динамике накопления сухой массы растений определяются, прежде всего, продолжительностью их вегетации.

Снижение влажности почвы в фазу кущения — выход в трубку приводит к наибольшему уменьшению общей биомассь1, поскольку в этот период масса листьев преобладает в общей надземной массе растений. Снижение общей массы растений

под влиянием водного стресса связано с высыханием и опаданием листьев нижних ярусов.

Особенно опасна засуха в период интенсивного роста (выход в трубку — колошение). Если почвенная засуха наступает постепенно, растения приходят к ней в определенной степени подготовленными (обезвоживание нижних листьев, сбрасывание побегов кущения или выпадение целых растений, са-моизреживание).

В фазу колошения при оптимальном увлажнении от 30 до 37;% от общей ассимилирующей поверхности растения приходится на стебель. При 50% стрессе увеличивается доля стебля в фотосинтезе на 7—10;% и составляет по сортам от 37,2 до 47%. В молочную спелость уменьшается площадь листьев и увеличивается ассимилирующая поверхность стебля и колоса. При оптимальном увлажнении суммарная ассимилирующая поверхность стебля и колоса составляет 56,3—58,2%. При засухе возрастает доля стебля и колоса в общей ассимилирующей поверхности до 70,6—78,2%. Проявлением адаптации к недостаточному влагообеспечению служит уменьшение содержания воды в листьях, увеличение доли корневой системы в общей массе растения, повышение чистой продуктивности фотосинтеза и фотосинтетических пигментов в листьях растений (табл. 7).

Таблица 7

Фогосиитетический потенциал листьев растений (м2/сутки на сосуд)* и чистая продуктивность фотосинтеза (г/м2.сутки на сосуд)**

Фазы развития

Сорта Варианты опыта куще- выход в коло- молочная

пне трубку шение спелость

Саратовская 29 оптимальный ! ,50* 2,54 4,62 3,45

уровень увлажнен. 5,7** 3,7 2,6 2,8

50 % стресс 0,77 1,17 1,84 0,64

4,5 3,5 4,5 5,8

Целинная юбилейная оптимальный 1,18 2,79 5,44 3,96

уровень увлажнен. 5,6 3,1 2,3 2,6

50 % стресс 0,59 1,23 2,53 0,73

4,1 6,8 7,8 6,3

6. ОСНОВЫ РЕКОМБИНЛЦИОННОЙ СЕЛЕКЦИИ

Академик Н. И. Вавилов (1935) указывал, самое существенное, что выделяет селекцию как самостоятельную научную дисциплину, связано с изучением и использованием закономерностей формообразовательных процессов, в результате которых создаются новые сорта сельскохозяйственных растений. В основе формообразовательного процесса лежит рекомбинация генов — один из источников изменчивости признаков. Рекомбинационная изменчивость обеспечивает новые адаптивные, в том числе трансгрессивные по хозяйственно-ценным признакам формы растений.

6.1. Принципы подбора родительских форм

Успех в селекции определяется подбором родительских пар для скрещивания, поскольку в настоящее время основным способом создания новых сортов является гибридизация.

Анализ проводившихся в разные периоды скрещиваний отдаленных эколого-географических форм показал большую вероятность отбора трансгрессий по продуктивности на начальных этапах селекции. В то же время в процессе селекционной проработки до конкурсного сортоиспытания доходят лишь отдельные линии (табл. 8). По результативности наиболее эффективным методом скрещиваний являются сложные и сложно-ступенчатые различных эколого-географических форм. Причем в наших исследованиях использовались сорта из Канады, США, Поволжья, Западной Сибири и Южного Урала. Привлекались в скрещивания и озимые сорта пшеницы. Из •51 изученной за этот период линии 15 или 29,4;% получены методом сложно-ступенчатых скрещиваний. Несмотря на то, что этот метод имеет существенный недостаток, а именно: большую продолжительность проработки исходного материала во времени, он является и более результативным. Этим методом получены сорта Эритроспермум 35, Целинная 24 и Целинная 3 С, районированные в 1993—1996 годы.

Следующим наиболее действенным методом создания исходного материала, сочетающего в одном генотипе засухоустойчивость, продуктивность и качество зерна, является скрещивание озимых и яровых пшениц. В конкурсном сортоиспытании изучались 9 или 17,6;% линий, полученные от скрещивания озимых и яровых пшениц. Этим методом создан районированный сорт Целинная юбилейная.

Таблица 8

ВарЯаиты скрещиваний и результативность селекции на продуктивность, засухоустойчивость и качество зерна (Казахский НИИЗХ, КСИ, 1976—1983 гг.)

Изучено линий в

Принцип подбора исходного конкурсном сорто-

испытании Районированы

материала, варианты скрещиваний шт. % сорта

Сложные и сложно-ступенчатые скре-

щивания различных эколого-геогра-

фических форм 15 ' 29,4 Эритроспермум 35

Целинная 24

Целинная 3 С

Яровые X озимые 9 17,6 Целинная юби-

лейная

Местные х НИИ Юго-Востока 5 9,8 Целинная 20

Целинная 21

НИИ Юго-Востока X местные 3 5,9 —

Местные X Канада 3 5,9 —

Западная Сибирь X местные 3 5,9 —

Местные X США 2 3,9 Целинная 26

США X местные 2 3,9 Целинная 60

Меотные X Северный Казахстан 2 3,9 —

Северный Казахстан X местные 2 3,9 —

Канада X НИИ Юго-Востока 1 2,0 —

Чили X НИИ Юго-Востока 1 2,0 —

Монголия X местный 1 2,0 —

Украина X местный 1 2,0 —

Восточная Сибирь X местный 1 2,0 —

Всего изучено линий 51

На третьем месте по результативности стоят скрещивания местного селекционного материала с сортами Юго-Во-стока (Саратов). В конкурсном сортоиспытании изучались 5 или 9,8;% линий. Сорта Целинная 20 и Целинная 21 получены путем скрещивания местного сорта Ласточка и Саратовской 29 из НИИ Юго-Востока.

6.1.1. Эколого-биологический принцип подбора родительских пар для скрещивания. Совершенствуя работу селекционного процесса, нами разработана методика наиболее рационального использования озимых сортов.

- Для эффективного использования озимых форм в селекции яровой пшеницы необходимо их предварительно подготовить, т. е. перевести озимые сорта в яровые. Для этого семена ози-24

мой яровизируют в течение 70—90 дней и высевают весной. Затем убранные семена в течение 30—45 дней подвергают воздействию пониженной температуры (частичная яровизация). Полученные семена третьего поколения высевают весной без яровизации.'

Рациональным зерном, предложенного нами способа, является использование растений пшеницы, полученных из семян третьего поколения, в скрещиваниях с местными хорошо адаптированными сортами.

Основным недостатком использования просто яровизированных семян озимых и их последующего скрещивания с яровыми сортами является получение линий с удлиненным периодом вегетации, что нежелательно в условиях с коротким безморозным периодом (табл. 9). При простых скрещиваниях озимых с яровыми выщепляются в основном среднепозднеспе-лые и позднеспелые формы до 81,6;%. Восемь процентов линии не выколосились (озимые). Раннеспелых форм выделено не было. При трансформации озимых в яровые именно в третьем поколении или же в первый год посева озимых без яровизации увеличивается процент среднеспелых форм до 29,1. Выщепляются скороспелые формы.

Таблица 9

Распределение линий третьего поколения по вегетационному периоду при различных вариантах использования озимых сортов

Варианты использования озимых сортов

Илучего линий, шт.

Выделено лшшн, %

1 о 3 О * ~■ 3 О О) И а ¿2 а 3

к ч г* «-: гп Г4 Й

гп о О) о» О) го <и о ^

пз ^ о. с а. о — О с го

и и и и С - и О

1. Реципрокные скрещивания озимых и яровых пшешц

2. Трансформация озимых

3. Трансформированию озимые в скрещивании с яровыми

282 280

183

_ !0,4 59,в 22,0 8

3,Г) 29,1 44,6 18,7 —

3,2 43, б З'м 'М —

При использовании в -скрещиваниях трансформантов (материал, предложенный по нашему способу), т. е. растении третьего поколения в скрещиваниях с местными сортами уве-

дичивается количество раннеопелых и среднеспелых форм до 50,8%. Причем удается совместить высокую продуктивность со скороспелостью.

На основе предложенного способа создан новый сорт яровой мялкой пшеницы Целинная юбилейная.

6.2. Селекция яровой мягкой пшеницы на продуктивность

В селекции яровой пшеницы на урожайность в Северном Казахстане основным фактором является увеличение продуктивности колоса. А продуктивность колоса определяется его озерненностыо и массой 1000 зерен. Поэтому вопросам, связанным с продуктивностью колоса и его элементами, уделялось особое внимание.

6.2.1. Озерненность колоса. Одним из основных признаков, определяющих урожайность пшеницы, является озерненность колоса.

В гибридных популяциях второго поколения в 1988 году были проведены отборы по массе зерна с колоса. Растения, выходящие в Бг за пределы изменчивости лучшей родительской формы в плюс-направлении (положительные трансгрессии), в дальнейшем изучались в Р3—Р5. Из 300 проанализированных растений в Р2 для Р3 было отобрано по 90 растений из каждой комбинации скрещивания.

В 1989 году в третьем поколении потомства отобранных в Р2 трансгрессий изучались в сравнении с гибридными популяциями, из которых они были выделены, а также с исходными родительскими формами и стандартом Саратовская 29. Это позволило использовать уравнение связи сдвига при отборе (Н) с селекционным дифференциалом (Б) и рассчитать величину реализованной наследуемости \\'г =И/5 признака для конкретной гибридной комбинации.

В наших исслелованпях количество зерен в колосе у яровых родительских сортов колебалось в пределах от 17—22,1 (1988) до 24—28,9 (1989 г.), а у озимых при весеннем посеве яровизированными семенами от 29,7—32,1 (1988 г.) до 31,4— 35,3 (1989 г.) зерен на колос.

В гибридных популяциях ¥2 и Р3 количество зерен в колосе в зависимости от компонентов и направления скрещивания было различным. Наибольшей озерненностыо колоса характеризовались комбинации с участием озимых сортов.

Наследуемость озерненностн колоса в значительной степени зависела от компонентов скрещивания. Так в гибридных популяциях яровых пшениц коэффициент наследуемости колебался от 0,18 до 0,59. При использовании озимых пшениц от 0,33 до 0,70. Однако, реализованная наследуемость данного признака была ниже и составила по комбинациям скрещивания от 0,23 до 0,68.

Более высокий генетический прирост наблюдался у тех гибридных популяций, которые имели больший показатель наследуемости и селекционный дифференциал. Так, в отобранной части потомства у гибридов Fo комбинации К-54648 X X Целинная 20 (h? =0,45; S = 13,9) генетическии сдвиг составил 6,2 зерен, Лютесценс 337/76-44 X Акмолинка 1 (hr — = 0,44; S = 10,3) —4,5 зерен на колос. При относительной эффективности отбора по названным комбинациям от 10 до 13Д%.

В гибридных популяциях три использовании озимых сортов существенный генетический сдвиг наблюдался в комбинациях Чайка X Целинная 60 (h; =0,68; S = 10,2) —7,5 зерен. Целинная 21 X Чайка (h;' =0,52; S = 8,8)—5,6 зерен на колос при эффективности такого отбора от 8,6 до 9,3%.

6.2.2. Масса 1000 зерен. Крупность зерна — важный признак, в селекции ему уделяется большое внимание, т. к. он в известной степени определяет продуктивность колосьев и урожайность.

Исходный материал в наших исследованиях существенно различался по массе 1000 зерен. Яровые сорта имели массу 1000 зерен от 30,0 г (К-54427) до 35,4 (Лютесценс 337/76-44). Озимые, посеянные яровизированными семенами, имели следующие показатели: Мироновская 808 — 39,8 г, Прибой — 39,8—41,1 г, Чайка — 39,7—40,2 г.

Гибридные популяции F2 также существенно различались по массе 1000 зерен. Из 24 популяции при скрещивании яровых мягких пшениц достоверно превысили лучшую родительскую форму шесть, а в комбинации яровые X озимые девять гибридных популяций достоверно превысили яровой родительский сорт.

Масса 1000 зерен отличается высокой наследуемостью. В комбинациях, где использовались крупнозерные озимые сорта, коэффициент наследуемости составил 0,21—0,89. Из 18 изученных гибридных популяций в 14 отмечена относительно высокая реализованная наследуемость (h; =0,41—0,79). Ге-

нетпческий сдвиг составил 1,2—3,5 г. При эффективности отбора от 1,3 до 6,0;%. Из 24 гибридных популяций, при использовании в скрещиваниях яровых сортов только в шести отмечен относительно высокий реализованный коэффициент наследуемости . (hr =0,42—0,76), что обеспечивало существенный генетический сдвиг при отборе крупнозерных форм от 1,6 до 5,3 г. Эффективность отбора за одно поколение составила 3,6—5,8;%.

6.2.3. Масса зерна с колоса. Является суммарным выражением главных его элементов — количества зерен в колосе и массы 1000 зерен.

В наших исследованиях использованные в гибридизации формы значительно различались по продуктивности колоса. У яровых компонентов ¡масса зерна с колоса колебалась от 0,51 до 0,97 г, а озимые сорта имели следующие показатели: Мироновская 808—1,28—1,41 г, Прибой — 1,23—1,31 г, Чайка— 1,19—1,28 г.

При скрещивании яровых сортов с озимыми формообразовательный процесс в гибридных популяциях был значительно шире по сравнению с родительскими сортами и другими гибридами.

Коэффициент наследуемости в гибридных популяциях яровых пшениц колебался от 0,16 до 0,81. В гибридных популяциях с использованием озимых сортов Н2 = 0,32—0,88.

Анализ отобранной части растений показал, что генетический эффект отбора выше в тех комбинациях, которые характеризовались ¡высокой реализованной наследуемостью (табл. 10).

Масса зерна с колоса ¡может быть одним из основных признаков при отборе высокоурожайных генотипов из гибридных популяций. При этом, отбирая продуктивные колосья, необходимо стремиться к увеличению массы зерна в нем за счет озерненности и крупности.

Сравнивая различные схемы скрещивания, следует отметить, что использование озимых сортов в гибридизации с яровыми позволило значительно повысить уровень продуктивности селекционных линии пшеницы rio элементам структуры урожая (табл. 11). По продуктивности отобранные элитные растения из гибридных комбинаций яровые X озимые значительно превосходили растения из комбинаций яровые Херовые. 28

Таблица 1б

Реализованная наследуемость и эффективность отбора по массе зерна с колоса при различных комбинациях скрещивания

. , 4- г- и О

Гибридные популяции.. - о В ч — и е-- га .д. Л 2 !- н о £ —- CJ с, tí а Я ш ш L- О о Е л: ч и > и 1 О О СТ1 га 2 \о , а о ~ ~ L? t ^ а .

О — ьг S -' и á-s-S KOÍ и ^ О о ь »оз

Яровые X яропые

Целинная 20 X Акмолинка 1 К-54648 X Целинная 20 Целинная 60ХК-54017 К-54047 X Целинная 60 К-54427 X Целинная 60 Лютесценс 337/76-44 X Ак.молнп-ка 1

К-54427 X Лютесценс 337/76-44-К-54648 X Лютесценс 337/76-44

Мироновская 808 X Лютесценс 72/76-4

Мироновская 808 X Целинная 60 Целинная 21 X Мироновская 808 Лютесценс 72/76-4 х Прибой Целинная 21 х Прибои Чайка х Лютесценс 72/76-4 Чайка X Целинная 60 Чайка X Целинная 21

0,46 0,2 о 0,12 31,0

0,40 0,30 0,12 38,1

0,33 0,26 0,10 30,7

0,61 0,18 0,11 •39,1

0,52 0,17 0,10 30,0

0,50 0,24 0,12 34,7

0,55 0,29 0,16 50,8

0,74 0,27 0,20' 54,0

X озимые

0,71 0,24 0,17 56,5

0,45 0,44 0,20 54,6

0,82 0,34 0,28 74,8

0,57 0.47 0,27 60,1

0,61 0,31 0,19 43,4

0,82 0,29 0,24 50,9

0,76 0,52 0,40 78,7

0,57 0,35 0,20 42,4

По высоте растения Р3 от скрещивания яровых и озимых пшениц составляют 62,1 см, что ниже в среднем на 2,1 см в сравнении с яровыми. Однако, эта разница не существенна, она позволяет лишь констатировать тенденцию к сокращению высоты стебля растений при использовании озимых сортов в скрещивании с яровыми. Существенный сдвиг получен в направлении увеличения продуктивности колоса. В среднем эти линии имели на 0,3 г больше массу зерна С колоса, что обусловлено увеличением озерненности колоса на 6,7 шт. и массы 1000 зерен на 1,8 г. . . . , , , ;

Таблица 11

Харакюриетика лучших линий F3 яровой пшеницы ¡:о элементам продуктивности при различных комбинациях скрещивания

Гибриды

О о

СС н (J в я

н <U

н а с.

и Ü «J

та о О

СЦ С- С п ^

о о о

м С.

о п

Масса зерна, г

колоса

растения

U

Провис X яровые

Целинная 2Э X Акиолиняа 1 64,6 27,9 34,5 0,95 1,84

К-54047 X Целинная 20 60,5 27,8 34,2 0,95 1,40

К-54618 х Целинная 20 61,4 29,6 33,5 0,99 2,18

Целинная 60 X К-54648 61,5 26,2 37,2 0,97 2,48

К-54648 X Целинная 60 59,2 26,6 37,1 0,98 1,90

Лютесценс 337/76-44 X К-5404/ и э,7 2-5,9 35,9 0,93 1,73

Лютесценс .'¡3.776-11 >< Акмолш;-

ка 1 64,0 27,3 34,8 0,95 1,56

К-54047 X Лютесценс 337/76-41 71,7 27,6 36,0 0,99 2,51

среднее 64,5 27,4 35,4 0,97 1,95

Яровые X озимью

Целинная 60 X Мироновская 808 67,1 34,4 35,2 1,21 2,28

Прибои X Целинная 21 65,0 34,9 36,9 1,29 2", 50

Лютесне; с 72/76-4 х Прибои 68,3 35,8 38,1 1,35 2,77

Целинная 60 X Прибой 66,2 32,3 33,3 1,17 2,11

Целинная 21 X Прибой 67,5 32,3 37,8 1,22 2,80

Чанка X Целинная 60 58,3 37,2 39,2 1,46 2,59

Чайка X Целинная 21 53,0 32,4 38,3 1,24 1,89

Целит.ая 21 X Чайка 54,2 34,1 36,4 1,24 1,86

среднее 62,4 34,1 37,2 1,27 2,35

Разница по отношению к первой

группе —2,1 +6,7 + 1.8 +0,3 +0.4

НСР0123 3,4 3,0 0,9 0,1 0.2

6.3. Селекция на качество зерна

В настоящее время селекционеры по яровой пшенице наряду с такими важнейшими хозяйственными признаками, как продуктивность, засухоустойчивость, устойчивость к болезням и вредителям, большое значение ¡придают качеству зерна.

Группа гибридных популяций с отличньш качеством зерна составила 13,6;% от общего числа анализируемых популяций. Представители ее отличались устойчивостью высокого

процентного содержания линий с оценкой 4 и 5 баллов как в р2, так и в Р3 и высокой средней оценкой в популяциях.

Вторая группа популяций была самой многочисленной (71;%). Критерием принадлежности их к этой группе были вышеуказанные достоинства по ¡качеству зерна хотя бы в одном из поколений Р2, Р3. В эту группу вошли представители, созданные с участием как отличных, хороших по качеству зерна родителей, так и средних и даже плохих.

Третью группу составили гибридные популяции с частотой высококачественных линий 40—60,% (в обоих поколениях или в одном из них) со средней оценкой качества в популяциях 3,5—3,9 балла. Это представители, созданные с участием как средних и плохих по качеству родительских форм, так и хороших, отличных. Эта группа популяций занимала 13,6;% от общего числа. К четвертой группе отнесена одна популяция Целинная 20 X Акмолинка 1, характеризующаяся низкой частотой высококачественных линий (26,1;%) в Р3 и со средней оценкой качества клейковины в популяции — 3,3 балла.

В результате анализа вышеперечисленных групп гибридных популяций с позиции устойчивости процентного содержания высококачественных линий в Р2 и Р3 отмечены различия по степени снижения содержажш этих линий в третьем поколении гибридов. Так, в первой группе из шести гибридных популяций по трем наблюдалась тенденция такого снижения (1—8%) в Р3 по сравнению с ¥2. Во второй группе из 31 гибридной популяции, 10 снизили содержание высококачественных линий на 4—12,%, в третьей группе из шести три на 16— 35%, в четвертой на 54',%.

Из изложенного следует, что к выбору поколения гибридных популяций для эффективного отбора линий на качество зерна следует подходить дифференцированно в зависимости от характера изучаемого материала. Так при создании гибридных популяций с участием отличных по качеству зерна родительских форм или отличного и хорошего по этому признаку родителей отборы можно проводить в более раннем поколении Р2, так как в последующем поколении Р3 изменение качества зерна популяции в худшую сторону -мало вероятно пли оно незначительно. При создании гибридных популяций с участием- хотя бы одного из родителей со средним или плохим качеством зерна отборы эффективнее проводить в Р3 или же более поздних поколениях с учетом возможности нежелательного расщепления в сторону снижения качества зерна популяции.

При скрещивании родительских сортов с отличным и хорошим качеством зерна (4—5 баллов) показатель наследуемости качества зерна, был довольно высоким., Коэффициент наследуемости колебался от 0,42 до 0,85. Генетический сдвиг при. десятипроцентном отборе составил 0,42—1,1 балла, при относительной эффективности отбора от 2 до 8;%. Следова,-тельно, путем 10%-ного отбора в таких гибридных популя; циях можно добиться повышения качества зерна на 0,41— 1,0 балла.

При создании гибридных популяций с участием хотя бы одного из родителей со средним или плохим качеством зерна отборы эффективнее проводить в более' старших поколениях с учетом возможности нежелательного расщепления в сторону снижения ¡качества зерна. На это указывают невысокие коэффициенты наследуемости в таких гибридных популяциях от 0,05 до 0,35.

7. ОБОСНОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ СОРТОВ ЯРОВОЙ

МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ С РАЗЛИЧНЫМ ВЕГЕТАЦИОННЫМ ПЕРИОДОМ ДЛЯ УСЛОВИЙ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА

Для создания моделей может быть успешно применен ретроспективный анализ признаков и свойств различных летселекции. Установленные тенденции правомерно экстраполировать на ближайшие 10—15 лет (Кумаков В. А., 1985, 1988; Т. R. Riggs, P. R. Hanson, N. D. Start, 1981; Пыльнев В. В., Нефедов А. В,, 1987; Ehdaie В., Waines J. G„ 1989).

Модель сорта яровой мягкой пшеницы для Северного Казахстана, предложенная Л. К. Мамоновым (1979), явно устарела, так как 'в основу построения модели заложены сорта, районированные с 1945 по 1973 годы.

" В исследованиях Г. О. Шек (1985) даются только параметры среднеспелого сорта яровой мягкой пшеницы для степной зоны Северного Казахстана, которые также требуют .некоторой детализаций и дополнения.

Таким образом, возникла необходимость обобщить результат!,f исследований, полученных' авторами в предыдущие годы, и обосновать модель сортов с различным вегетационным периодом для засушливых условий Северного Казахстана на' основе анализа биологических признаков, элементов структуры урожая, показателей качества зерна и физиологических параметров лучших сортов яровой мягкой пшеницы, создан-

Таблица 12

Основные параметры моделей сортов яровой мягкой пшеницы с различным вегетационным периодом для условий Северного Казахстана

Параметры сортов

Хозя ист ве нно-Оио логические средперанние среднеспелые среднепоздние

признаки Целинная 24 па перспективу Целинная 60 на перспективу Целинная юбилей ная па перспективу

Урожайность зерна, ц/га 11-30 15-35 11-37 15—40 13—41 18—45

Биологические признак»:

длина вегетационного периода, дьей Высота растении, см 70- 98 47—110 70-95 60—90 70-100 42-120 75—100 60—90 76—109 50—100 80—105 60-90

3 а с у х о у с т о и ч и в о с т ь высокая

Жаростойкость на уровне сорта Целинна; 26

Структура урожая: число продуктипных стеблей, шт./м2 продуктивная кустистость, шт. количество зергн в колосс, шг. масса 1000 зерен, г масса зерна с колоса, г масса зерна с растении, г 220—390 1,0—2,4 15-30 28,3-38,0 0,3-0,9 0,0—1.5 250—430 1,0—2,5 15—35 32—40 0,5-1,0 1,2-1,8 230—380 1,0—2,2 14—34 26,4—38,4 0,3—0,9 0,6—1,0 250—470 1,0-2,5 15-40 32—40 0,5-1,0 1,2-1,8 250—441 1,0—3,2 17—3!) 28,9-40,2 0,37-0,97 0,6—1,92 300—500 1.0-3,0 20-45 32—45 0,6-1,2 1,2—2,0

Качество урожая: содержание белка, % содержание клейковины, % сила муки, е. а. разжижение теста, е. ф. валориметрическая оценка. ?о объемный выход хлеба, мл хлебопекарная оценка, балл 14-20,2 28,5—36,3 420—700 1-2—85 55-85 550-850 4,1-5,0 16—20 28—32 350-700 30—60 70—85 600—800 4,5-5,0 14,4—20 28—34,8 440-770 10—85 51—82 550—840 4,2—5.0 16—20 28—32 400—750 30—60 70-85 600-800 4,5—5,0 14,5—18,4 29,2-33 360—624 10—110 55—80 580-825 4,1-5.0 16—18 30-32 350-600 30—60 70—85 600-800 4,5—5,0

пых селекционерами и районированных с 1986 по 1993 годы (Целинная 24, Целинная 60 и Целинная юбилейная).

В таблице 12 приведена характеристика исследуемых сортов пшеницы по биологическим и хозяйственным признакам. Реализованная урожайность в значительной степени колеблется как по сортам, так и по годам (коэффициент вариации 34,6—38,6;%). У среднераннего сорта Целинная 24 достигнутая урожайность составляет 30 ц/га, дальнейший рост урожайности невозможен из-за слабой устойчивости сорта к полеганию, Урожайность среднеспелого сорта Целинная 60— 37 ц/га, среднепозднего Целинная юбилейная—41 ц/га. Следует обратить внимание на нижний предел урожайности в острозасушливые годы, он также различается по сортам. Наиболее чувствительны к действию засухи среднеранние и среднеспелые сорта. При практически полном отсутствии осадков, какими были 1989 год (ГТК=0,2) и 1991 год (ГТК=0,35), сорт Целинная юбилейная только в основном за счет запасов влаги в почве сформировал урожайность от 13 до 15 ц/га.

На перспективу вследствие повышения устойчивости растений к полеганию возможно повышение урожайности до 35 ц/га среднераннего сорта.

Список только самых главных признаков, по которым должна вестись селекция яровой мягкой пшеницы, достигает 18. Некоторые из них являются комплексными, состоящими из целого ряда самостоятельных признаков, как, например, засухоустойчивость, продуктивность, отзывчивость на увлажнение и различные агротехнические приемы. Соединить в одном сорте все наиболее ценные свойства и признаки является очень сложной задачей. Поэтому приходится стремиться к тому, чтобы во вновь выводимых сортах максимально были выражены в первую очередь наиболее главные, самые существенные из них, такие как урожайность, приемлемая для региона продолжительность вегетационного периода, засухоустойчивость -и пластичность, уборочная густота, продуктивность и озерненность колосьев, высокие биохимические, технологические и мукомольно-хлебопекарные качества зерна, устойчивость к пыльной головне.

Проведенная структуризация важнейших элементов экологической пластичности свидетельствует о том, что у хорошо отсслектироваиных сортов не наблюдается генетически детерминированных обратных связей между урожайностью и экологической пластичностью. На основе правильного подбора исходного материала, гибридизации и последующего сопря-34

женного отбора все эти показатели могут быть объединены (генетически рекомбинированы).

8. РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ МЯГКОП ПШЕНИЦЫ

8.1. Целинная 26 (доля участия 10;%). Сорт выведен методом гибридизации сортов Шортандинская 25ХРКМ-25 (США). Разновидность Лютесценс. Сорт среднеспелый, вегетационный период от всходов до восковой спелости в среднем составляет 78 дней. Устойчив к полеганию.

Максимальная урожайность сорта Целинная 26 получена на Минусинском сортоучастке Красноярского края — 56 ц/га при посеве по пару и 49,8 ц/га второй культурой после пара.

Сорт обладает высокой засухоустойчивостью, водоудержи-вающая способность при засухе резко возрастает в фазу выходы в трубку и колошения. В условиях засухи сохраняется высокая эффективность фотосинтетичеоких процессов. Устойчив к повышенным температурам воздуха (жароустойчив).

Целинная 26 формирует высококачественное зерно, отвечающее требованиям сильной пшеницы. При посеве по пару в в среднем за 1976—1990 годы содержание белка составило 15,9;%, клейковины — 31,4.%, качество клейковины — 60 ед. ИДК, сила муки — 610 е.а., объем хлеба — 706 мл, общая хлебопекарная оценка — 4,9 балла.

Сорт Целинная 26 районирован с 1986 года в Омской и Семипалатинской областях, с 1987 года — в Восточно-Казахстанской области.

8.2. Целинная 60 (доля участия 10%). Сорт выведения индивидуальным отбором из гибридной популяции, полученной от скрещивания сортов РКМ-25 (США) и Шортандинская 25 (местной селекции). Разновидность Лютесценс. Сорт среднеспелый, засухоустойчивый, обладает устойчивостью к повышенным температурам воздуха.

По данным отдела зашиты растений Казахского НИИЗХ Целинная 60 устойчива к серой зерновой совке и корневым пшлям, по устойчивости к пыльной головне, стеблевым хлебным блошкам и пшеничному трнпсу превосходит стандарт Саратовскую 29.

По качеству зерна относится к сильным пшеницам (отличный улучшитель). Сорт формирует стекловидное зерно (84;%) с высокой натурой (804 г/л) и массой 1000 зерен (32,2 г). Содержание белка в зерне 16,2;%, клейковины 31,9%, качест-

во клейковины 62 ед. ИДК, сила муки 630 е. а., объемный выход хлеба 690 мл, хлебопекарная оценка 4,7 балла.

Целинная 60 районирована с 1986 года в Кокчетавской области, а с 1987 года в Алтайском крае.

8.3. Целинная юбилейная (доля участия 30%). Исходным материалом для отбора явилась гибридная комбинация, полученная от скрещивания предварительно трансформированного озимого сорта Мироновская 808 в яровую форму с селекционным сортом Целинная 21. Индивидуальный отбор проведен в 1978 году из гибридной популяции F2 по колосу.

Разновидность Лютесценс. По вегетационному периоду сорт занимает промежуточное положение между среднеспелым Саратовская 29 и среднепоздним Целинная 21. По сравнению с Саратовской 29 созревает на три-четыре дня позднее и на столько же раньше Целинной 21.

Относится к сортам полуинтенсивного типа степной экологии. Засухоустойчивый, пластичный, стабильно формирует высокий урожай как в засушливые, так и в благоприятные годы. Так, например, в особо благоприятном 1986 году при посеве второй культурой после пара урожайность сорта Целинная юбилейная составила 42,8 ц/га, а в острозасушливом 1S82 году он превзошел стандарт на 4,7 ц/га при урожайности 19,7 ц/га.

По сравнению с ранее районированными сортами имеет ряд преимуществ: дружно кустится, эффективно использует атмосферные осадки во второй половине лета, имеет умеренную высоту соломины п выровненный стеблестой в период созревания. Технологичен для раздельной уборки и прямого комбайнирования.

По технологическим свойствам зерна сорт в среднем за 1982—1990 годы превзошел стандарт Саратовскую 29: по содержанию клейковины в зерне на 1,4%, по силе 'муки на 93 е.а., по объему хлеба на 39 мл, по общей хлебопекарной оценке на 0,3 балла. Целинная юбилейная формирует высококачественное зерно (отличный улучшитель) и включена в список сильных пшениц.

Районирована с 1988 года в Акмолинской, Кустанайской, Тургайской и Павлодарской областях, а с 1992 года в Кокчетавской области.

8.4. Целинная 24 (доля участия 15;%). Сорт выведен методом ступенчатой гибридизации путем скрещивания различных экологических форм отечественной и зарубежной селекции {[Саратовская 29 X (Пиротрикс 28 X Джастин)] X Са-

ратовская 29} X (Шортандшюкая 25 X Моннту) и последующего индивидуального отбора из гибридной популяции второго поколения.

Разновидность Лютесценс. Сорт среднераннеспелый, созревает на 4—5 дней раньше Саратовской 29. Засухоустойчивость высекая. Практически устойчив к поражению пыльной головней. В условиях инфекционного фона максимальное поражение не превышает 5;%.

У сорта Целинная 24 вследствие увеличения чистой продуктивности фотосинтеза до 22,4 г/м2 ■ сутки (у стандарта Саратовская 29—16,5 г/м2 • сутки) в период от колошения до молочной спелости, увеличилась хозяйственная продуктивность фотосинтеза до 4,1 г/м2-сутки, что обеспечивало высокую удельную зерновую продуктивность главного побега до 3 г на дм2 листовой поверхности.

Сорт включен в список сильных пшениц. Содержание клейковины в зерне 31,2,% первой группы качества, белка в зерне 16;%, натура зерна 775 г/л, сила муки 555 е.а., объемный выход хлеба из 100 г муки 640 мл, общая хлебопекарная оценка 4,5 балла.

Районирован с 1983 года в Акмолинской области.

8.5. Эритроспермум 35 (доля участия 10;%) - Сорт выведен путем сложно-ступенчатой гибридизации отдаленных эколого-географнческих форм.

Ласточка X Саратовская 29 .. Целиноградка X Конлк

. . ^ i У У

Целинная 20 X Эритроспермум 86/65-8 __!____\

Цезнум 94 X Саратовская 29 Мплътурум 45 X Кооператор!« (озимая)

I 1 I I

(

V V

Лютесценс 29/61-32 X Лютесценс 41/31

Эритроспермум 29/70-19 X Лютесценс 26/67-211

Эритроспермум 35

Сорт среднепоздний, созревает на 6 дней позже Целинной юбилейной. По качеству зерна соответствует требованиям на сильную пшеницу.

Районирован в Кустанайской и КокчетаЕской областях.

8.6. Целинная ЗС (доля участия 15;%). Сорт выведен методом ступенчатой гибридизации [Шортандинская 25 X (Лн2Х

37

X Кения) ] X Лютесценс 104/6-24. Буква С означает для солонцовых фонов.

Разновидность Лютесценс. По вегетационному периоду сорт относится к среднеспелым.

Целинная 3 С обладает высокой степенью солонцеустой-чивости. В конкурсном сортоиспытании .на лугово-степныхсолонцах за 1988—1992 годы при урожайности стандарта 23,3 ц/га получена прибавка 4,2 ц/га. В условиях производственного испытания на площади 2 га на этом же фоне Целинная ЗС превысила Саратовскую 29 на 4,1 ц/га, а второй культурой после пара в 1990 году на 9,8 ц/га при урожайности Саратовской 29— 14,8 ц/га.

Большая урожайность у сорта достигается за счет более высокой уборочной густоты растений и озерненности колоса.

По качеству зерна соответствует требованиям на сильную пшеницу.

Районирован с 1996 года в Акмолинской, Кокчетавской, Павлодарской и Северо-Казахстанской областях.

8.7. Целинная 90 (доля участия 15;%). Сорт выведен методом ступенчатой гибридизации различных эколого-геогра-фических форм яровой пшеницы и озимого сорта.

Безостая 1 X свободное опыление, яровые пшеницы \_;_I

1

гибрид X Саратовская 36

|_I

Линия X Джастин 1_1

I

р! X Альбидум 24 !_1

Целинная 90

Разновидность Лютесценс. Сорт среднеспелый, степного экологического типа. Созревает одновременно с сортом Саратовская 29 или позднее на 1—2 дня.

По данным конкурсного сортоиспытания по пару при урожайности 22,5 ц/га сорт превысил стандарт на 3,4 ц/га. По данным лаборатории прогнозирования при посеве по стерневым фонам четвертой-седьмой культурой в среднем за 1987— 1990 годы прибавка составила 4 ц/га при урожайности стандарта 16,2 ц/га.

Целинная 90 меньше стандарта поражается пыльной головней. Сорт толерантен к скрытостебельным вредителям.

Новый сорт соответствует требованиям, предъявляемым к сильным пшеницам.

Сорт передан на государственное испытание.

Результаты работы показывают, что искусство селекционеров сформировало особый тип сортов с характерным для своеобразных условий Северного Казахстана набором аллелей глиадинкодирующих локусов. Установлено, что для сортов Казахского НИИ зернового хозяйства характерны аллели 1 АЗ, 1 А 15, 1 В 4, 1 ДЗ, 6 А 16, б В 11, 6 В 14, 6 Д 11.

Аллелн от сорта Акмолинка 1-6В11 и 6Д11 по-видимому маркируют гены, обусловливающие адаптацию сортов к местным засушливым условиям, а аллели 1АЗ, 1В4, 1ДЗ и 6А16, внесенные Саратовской 29 и Саратовской 36, высокое качество зерна.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. За 57 лет (1936—1993 гг.) селекционной работы в Казахском НИИЗХ им. А. И. Бараева было создано и районировано 12 сортов яровой мягкой пшеницы. Со времени освоения целинных земель на севере Казахстана прошло четыре этапа сортосмены. Сохранение монополии сорта Саратовская 29 сдерживает решение проблемы повышения урожайности в регионе.

2. Основной прогресс в селекции на повышение урожайности достигнут у сортов среднепозднеспелой группы вследствие увеличения вегетационного периода, что обеспечивало рост количества продуктивных колосьев на м2 и массы зерна с колоса. Основными элементами структуры урожая яровой мягкой пшеницы, обусловливающими рост урожайности, являются число зерен с колоса и масса 1000 зерен.

3. В результате селекции наряду с увеличением урожайности уменьшилось содержание белка в зерне на 2,4—2,9;% и клейковины на 7—8,1%- При этом улучшены показатели физических свойств теста и хлебопекарные качества. Общая хлебопекарная оценка возросла на 1,7—1,8 балла и составила 4,8—4,9 балла. Установлена отрицательная зависимость между урожайностью — содержанием клейковины в зерне (—0,40+0,10) и силой муки (—0,34±0,11). В ограничительном минимуме находятся показатели смесительной ценности муки, разжижение теста и масса 1000 зерен. Ориентация на эти показатели при обязательном контроле содержания белка и клейковины в зерне, силы муки и объема хлеба позво-

лит повысить эффективность селекционной работы на качество зерна.

4. Отборы по продуктивности колоса вследствие существования морфофизиологической корреляции привели к увеличению площади листьев растения пшеницы на 48,3;%, что обусловлено, прежде всего, увеличением площади флагового и подфлагового листьев на 31,9,% -

5. При селекции на скороспелость и продуктивность необходимо отбирать формы, не уступающие по площади листьев среднеспелым сортам, при этом следует стремиться к повышению чистой продуктивности фотосинтеза.

6. Высокой засухоустойчивостью характеризовались сорта Целинная 24, Целинная 26, Целинная 60 и Целинная юбилейная. Отселектированные в условиях жесткой почвенной засухи, сопровождающейся высокой температурой и низкой относительной влажностью воздуха, эти сорта приспособлены к быстрой перестройке метаболизма, о чем свидетельствуют данные резкого повышения водоудерживающей способности при засухе.

7. Показателем нормы реакции генотипа на экстремальные воздействия (водный стресс) служит уменьшение содержания воды в листьях, повышение чистой продуктивности фотосинтеза и фотоеинтетических пигментов, увеличение доли корневой системы в общей массе растения.

8. Наиболее эффективен метод подбора родительских пар для скрещивания по принципу эколого-географической и биологической отдаленности (дивергенции). Основным типом скрещиваний являются сложные и сложно-ступенчатые скрещивания (конвергентные, насыщающие), когда идет постепенное улучшение селекционного материала с привлечением новых сортов из Канады, США, НИИ Юго-Востока, Западной Сибири и Южного Урала на основе местных сортов. Этим методом созданы районированные сорта яровой мягкой пшеницы Целинная 24, Эритроспермум 35, Целинная 3 С.

9. Использование озимых форм в селекции яровой пшеницы обеспечивает широкий формообразовательный процесс в гибридных популяциях и является эффективным методом создания нового исходного материала.

10. Наиболее результативным в селекции яровой мягкой пшеницы на скороспелость, урожайность и качество зерна является использование в гибридизации предварительно трансформированных озимых. Разработана методика трансформации озимых сортов в яровые. В основу методики положена 40

яровизация семян озимого сорта: первый год в течение 70— 90 дней, второй год частичная яровизация 35—45 дней и третий год посев семян без яровизации и нндивидуалыю-се-мейственнын отбор выколосившихся растений. Этим методом получен качественно новый исходный материал с хозяйственно-ценными признаками и свойствами, такими как скороспелость, засухоустойчивость, продуктивность колоса, качество зерна, устойчивость к пыльной головне.

1!. Масса зерна с колоса является одним из основных признаков при отборе высокоурожайных генотипов из гибридных популяций Р2 (Ь ? =0,40—0,82).

12. Оценку селекционного материала на качество зерна необходимо проводить в Р2 одновременно е оценкой и браковкой на продуктивность. Высокая наследуемость содержания белка в зерне (Н2 = 0,46—0,73) обусловливает существенный генетический сдвиг при отборе высокобелковых форм — 0,53—1,11;%. Достаточно высокая наследуемость качества клейковины (Н2 = 0,42—0,85) при создании гибридных популяций с участием отличных по качеству зерна родителей или отличного и хорошего по этому признаку родителей позволяет проводить отборы в При участии в комбинациях скрещивания хотя бы одного из родителей со средним и плохим качеством клейковины отобры эффективнее проводить в более старших поколениях.

13. Впервые для условии Северного Казахстана разработана модель ереднераннего сорта яровой мягкой пшеницы. Основные параметры идеатипа сорта следующие: вегетационный период 70—95 дней; урожайность 15—35 ц/ца; высота растений 60—90 см; продуктивный стеблестой 250—430 шт/м2 при продуктивной кустистости 1,0—2,5 стебля на одно растение с высокой энергией и синхронностью в развитии всех стеблсн; масса зерна с колоса 0,5—1,0 г при озерненностиколоса 15—35 шт. и крупности зерна 32—40 г; холодностойкость всходов, засухоустойчивость и влагоотзывчивость; высокие технологические и хлебопекарные качества.

14. Использование данных экспериментальных исследований и их научная интерпретация явились теоретической осно-гой для создания шести сортов яровой мягкой пшеницы — Целинная 26, Целинная 60, Целинная юбилейная, Эритрэ-спермум 35, Целинная 24 и Целинная ЗС, районированных в 1986—1996 гг. На основе наших теоретических разработок лабораторией селекции яровой мягкой пшеницы Казахского

НИИЗХ им. А. И. Бараева переданы в Государственное сортоиспытание и признаны перспективными на 1998 год по Северному Казахстану два новых сорта Акмола 2 и Акмола 3.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ И ПРОИЗВОДСТВУ

1. Рекомендуется использовать в качестве исходного материала как источники засухоустойчивости, продуктивности и качества зерна для селекции яровой мягкой пшеницы в условиях Северного Казахстана: яровые сорта Целинная 26, Целинная 60, Целинная юбилейная, Целинная 24, Эритроспер-мум 35, Целинная 3 С, Целинная 90 и озимые Мироновская 808, Прибой, Чайка.

2. Для стабилизации и повышения урожайности яровой пшеницы в Северном Казахстане необходимо расширить посевы сортов Целинная 26, Целинная 60, Целинная юбилейная, Целинная 24, Эритроспермум 35, Целинная 3 С.

3. Для производственного сортоиспытания, размножения и внедрения предлагается новый сорт яровой мягкой пшеницы Пирамида, находящийся в Государственном сортоиспытании.

Сорт рекомендован для Среднего Поволжья России.

4. При создании высокопродуктивных и высококачественных сортов яровой пшеницы следует широко использовать генетический потенциал озимых сортов.

5. При селекции на скороспелость, урожайность и качество зерна рекомендуем озимые трансформировать в яровые с последующим вовлечением их в гибридизацию с яровыми сортами местного происхождения.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Использование генетического потенциала озимых сортов в селекции яровой пшеницы на продуктивность и качество зерна в Северном Казахстане. Тезисы докладов совещания по проблемам генетпкн и селекции растений. Алма-Ата, 1979 (в соавторстве).

2. Изменение озимых пшениц в яровые как метод получения исходного <Z . ffa t/t/^-O- текмл/'ся efe cocí тень ВНИИЗХ. Целиноград, 1979, вып. 21, с, 16—20 (в соавторстве).

3. Наследуемость основных элементов продуктивности при скрещивании яровой и озимой пшеницы. Научно-технический бюллетень ВНИИЗХ. Целиноград, 1980, вып. 25, с. 30—36.

4. Биологические и хозяйственные признаки гибридов от реципрокных и насыщающих скрещиваний яровых и озимых пшениц в условиях Север-

ного Казахстана. Автореф. дисс. канд. с.-х. наук. Ленинград, 1981, —21 с.

5. Изменчивость вегетационного периода и урожайность гибридов озимой и яровой пшеницы. Сб. Вопросы селекции ¡1 семеноводства зерновых культур и многолетних трав. Целиноград, 1981, с. 59—64 (в соавторстве).

6. Наследуемость количественных признаков при скрещивании яровых пшениц с озимыми н генетический эффект отбора в гибридных популяциях. Научно-технический бюллетень ВНИИЗХ. Целиноград, 1981, вып. 34, с. 37—54 (в соавторстве).

7. К методике определения структуры урожая н сравнительной характеристики сортов яровой пшеницы. Сб. Вопросы селекции и семеноводства зерновых культур и многолетних трав. Целиноград, 1981, с. 77—83 (в соавторстве) .

8. Хозяйственно-биологическая характеристика гибридов от реципрок-ных и насыщающих скрещиваний яровых и озимых пшениц. — Яровая пшеница (Научно-техннческий бюллетень). Целиноград, 1982, вып. 38, с. 23—33 (в соавторстве).

9. Значение отдельных элементов продуктивности в формировании урожайности у различных сортов яровой пшеницы. — Яровая пшеница (Научно-технический бюллетень). Целиноград, 1982, вып. 38, с. 16—22 (в соавторстве).

10. Наследуемость основных элементов продуктивности и эффективность отбора в гибридных популяциях при скрещивании озимой пшеницы с провой. — В сб. науч. тр. ВНИИЗХ: Проблемы селекции полевых культур в Северном Казахстане. Целиноград, 1982, с. 25—28.

11. Изменчивость и наследуемость признаков у гибридов озимой пшеницы с яровой.—Селекция и семеноводство, 1983, № 3, с. 23—24 (в соавторстве).

12. Использование озимых сортов в селекции ярозой пшеницы на засухоустойчивость, продуктивность н качество зерна в Северном Казахстане.

— В сб. науч. тр. ВНИИЗХ: Селекция зерновых культур в Северном Казахстане. Целиноград, 1983, с. 35—41.

13. Использование потенциала озимых форм в селекции яровой пшеницы на севере Казахстана. — Сельскохозяйственная биология, 1983, № 6, с. 40—42 ( в соавторстве).

14. Изучение методов подбора пар при скрещивании, яровых и озимых пшениц. — Некоторые вопросы селекции ярогой пшеницы на ссвере Казахстана (Научно-технический бюллетень). Целиноград, 1981, № 48, с. 21—36.

15. Результаты и перспективы селекции яровой пшеницы на засухоустойчивость, урожайность и качество зерна. — Тезисы докл. Всесоюзного науч.-метод, совещания. Новосибирск, 1984, с. 7—8 (в соавторстве).

!6. Эффективность отбора по продуктивности в гибридных популяциях Ро при скрещивании озимых с яровыми. — Тезисы V респуб. конф.: Физиологические основы повышения продуктивности и устойчивости зерновых культур. Целиноград, 1984, с. 53.

17. Озимые сорта как исходный материал в селекции яровой пшенл-цы — Некоторые вопросы селекции и агротехники зерновых культур (Научно-технический бюллетень). Целиноград, 1984, № 53, с. 3—9.

18. Эффективность использования озимой пшеницы в селекции яровой.

— Селекиня и сеченопотство, 1985, № 1, с. 10—12 (в соапторстгс).

19. Изменчивость и наследуемость содержания Гслка в зерне при гибридизации яровых мягких пшениц с озимыми. — Сельскохозяйственная биология, 1985, № 3, с. 27—29 (в соавторстве).

20. Компоненты изменчивости и наследуемости некоторых количественных признаков у гибридов, полученных от скрещивания озимой пшеницы с яровой. — В сб. науч. тр. Мироновского НИИСП: Биологические основы повышения продуктивности зерновых культур. 1985, с. 16—19.

21. Использование исходного материала при селекции яровой мягкой ншеинцы. — В сб. науч. тр. ВНИИЗХ: Результаты селекции в Северном Казахстане. Целиноград, 1985, с. 9—18 (в соавторстве)..

22. Новые сорта яровой мягкой пшеницы. — Информационный листок. Алма-Ата: Кайнар, 1985, № 11 (в соавторстве).

23. Целинная 26 и Целинная 60. — Селекция и семеноводство, 1986, № 6. с. 33—35 (в соавторстве).

24. Площадь листьев и продуктивность гибридов F2 от скрещивания мягких яровых пшениц с озимыми. — В сб. науч. тр. ВНИИЗХ. Целиноград, 1987, с. 23—27 (в соавторстве).

25. Новый сорт пшеницы Целинная юбилейная для обычных и интенсивных технологий. — Информационный листок. Целиноградский ЦНТИ, 1988.

26. Использование озимых сортов в селекции яровой пшеницы на продуктивность и устойчивость к пыльной головне. — В сб. науч. тр. ВНИИЗХ: Новые сорта и теоретические исследования по селекции. Целиноград, 1988, с. 29—32 (в соавторстве).

27. Направление, методы н результаты селекции на стабильность урожайности.— В сб. науч. тр. ВНИИЗХ: Новые сорта п теоретические исследования по селекции. Целиноград, 1988, с. 41—49 (в соавторстве).

28. Яровая пшеница Целинная юбилейная.—Селекция и семеноводство, 1988, № 5, с. 38—40 (в соавторстве).

29. Перспективная программа селекционных работ Северо-Казахстан-ского селекцентра до 2010 года. — Целиноград, 1991.—94 с. (в соавторстве).

30. Применение физиологических показателен для характеристики засухоустойчивости мягкой пшеницы в Северном Казахстане.—Тезисы Республиканской науч. конф., посвящ. 35-летию Актюбннской СХОС, Актюбинск, 1992, с. 25—26 ( соавторстве).

31. Продукционный процесс и морфофизиологическне особенности сортов яровой пшеницы разных лет селекции. — В сб. науч. тр. КазНИИЗл, Акмола, 1992, с. 33—38.

32. Новый сорт яровой сильной пшеницы Целинная 24.— Новости науки Казахстана. Алматы, 1993, вып. 2, с. 25—26 (в соавторстве).

33. Изменение показателей качества зерна у сортов яровой мягкой пшеницы в результате селекции. — В сб. науч. тр. Пензенского НИИСХ: Вопросы совершенствования сельскохозяйственного пронзподства. Пенза, 1995, с. 39—50.

34. Влияние водного стресса на динамику продукционного процесса в течение онтогенеза растений яровой пшеницы. — В сб. на\'ч. тр. Самарского НИИСХ. Безенчук, 1996, с. 35—41.

35. Изменение урожайности и элементов структуры урожая яровой мягкой пшеницы в результате селекции. — В сб.: Проблемы селекции яровой пшеницы. Саратов, 1996, с. 21—22.

36. Качество зерна гибридных популяции яровой мягкой пшеницы и характер их расщепления в ранних поколениях. — В сб.: Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава и спсциалис-тол сельского хозяйства // Тезисы докладов. Пенза. 1997., с. 50—51.

37. Эффективность отбора на качество зерна у гибридов F2 — F3 яро-

вой мягкой пшеницы. — Тезисы докладов: Проблемы увеличения производства и повышения качества зерна в Российской Федерации. Саратов, 1997, с. 29—30.

38. О возможности отбора на продуктивность и качество зерна в ранних поколениях гибридов яровой мягкой пшеницы. — В сб. Всероссийской научно-практической конференции: Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства с.-х. культур в РФ. Пенза, 1998, с. 37—42.

СПИСОК СОЗДАННЫХ АВТОРОМ СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ, ВНЕСЕННЫХ В ГОСУДАРСТВЕННЫЕ РЕЕСТРЫ СЕЛЕКЦИОННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ РОССИИ И КАЗАХСТАНА

1. Яровая мягкая пшеница Целинная 26. Авторское свидетельство СССР № 4127. Москва, 1986.

2. Яровая мягкая пшеница Целинная 60. Авторское свидетельство СССР № 4128. Москва, 1986.

3. Яровая мягкая пшеница Целинная юбилейная. Авторское свидетельство СССР № 4666. Москва, 1988.

4. Яровая мягкая пшеница Эритроспермум 35. Авторское свидельство СССР № 5551. Москва, 1991.

5. Яровая мягкая пшеница Целинная 24. Авторское свидетельство Республики Казахстан № 33. Алматы, 1994.

6. Яровая мягкая пшеница Целинная 3 С. Авторское свидетельство Республики Казахстан № 66, Алматы, 1997.

Подписано к печати 7.04.98 г. Тир. 120. Формат 60x84 1/16. Печ. л. 3+1 вкл. Зак. 188.

Саратовская государственная сельскохозяйственная академия 410600, г. Саратов, Театральная пл., 1

Типография Саратовской государственной сельскохозяйственной академии 3-й Пролетарский пос., Экспериментальное хозяйство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Кривобочек, Виталий Григорьевич, Шортанды

Министерство сельского хозяйства Республики Казахстан

Казахский научно-исследовательский институт зернового хозяйства им.А.И.Бараева

На правах рукописи УДК 633Л11 "321" : 631.524.84/7

и

КРЙВОБОЧЕК ВИТАЛИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ кандидат сельскохозяйственных наук

СЕЛЕКЦИЯ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ

И КАЧЕСТВО ЗЕРНА В СЕВЕРНОМ КАЗАХСТАНЕ

06.01.05 - селекция и семеноводство

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный работник сельского хозяйства РФ. академик ААО, чл.-корр. РАЗ Заварзин Анатолий Иоссишович

Шортанды, 19Ы8

_ о —

г-г

СОДЕРЖАНИЕ

игу

ВВЕДЕНИЕ. ......................... 6

ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИХ

УСЛОВИЙ СЕВЕРНЫХ ОБЛАСТЕЙ КАЗАХСТАНА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. ............. 13

1.1.Особенности почвенных и климатических условий. 13

1.2.Почвенно-климатические условия в зоне проведения опытов............ ......15

1.2.1. Осадки......................16

1.2.2.Среднесуточная температура воздуха и гидротермический •коэффициент. .......... 20

1.2.3. Относительная влажность воздуха...... . 24

1.2.4.Вывод ы...................26

1.3.Исходный материал, изучаемые показатели к

методы исследования. ............ . 27

ГЛАВА 2. СЕЛЕКЦИЯ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И

КАЧЕСТВО ЗЕРНА (литературный обзор). ....... 35

2.1.Селекция на продуктивность .......... 39

2.2.Селекция на качество зерна .......... 42

2.3.Особенности селекции яровой мягкой пшеницы в

Северном Казахстане. ............. 44

ГЛАВА 3. ИЗМЕНЧИВОСТЬ СОРТОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ........ 56

3.1. Результаты селекции яровой пшеницы на продуктивность и качество зерна (Казахский НИИ зернового хозяйтсва им.А.И.Бараева, 1Э36-1993гг). з -.Изменение урожайности и элементов структуры урожая яровой мягкой пшеницы в результате

о I

о. ¡:_- .

селекции ..... ...... ........ 68

3.З.Фенотипическая детерминация показателей

качества зерна ........ ........ 78

3.4.Экологическая пластичность яровой мягкой

пшеницы. ................... 89

3.5.Закономерности изменчивости растений сортов яровой пшеницы под влиянием метеорологических факторов ...................94

3.5.1.Расход атмосферной и почвенной влаги сортами яровой пшеницы на формирование урожайности . 95

3.5.2.Влияние осадков и температуры воздуха на Формирование урожая яровой пшеницы ..... 100

3.5.3.Варьирование продолжительности вегетационного периода и его связь с урожайностью ..... 105

3.5.4.Особенности органогенеза у сортов яровой мягкой пшеницы в условиях Северного

Казахстана ........... ..... . 107

Заключение .........................121

ГЛАВА 4. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА И ИХ ЭВОЛЮЦИЯ В ПРОЦЕССЕ СЕЛЕКЦИИ 123 4.1.Формирование листовой поверхности и фотосинтетический потенциал .............. 124

4.2.Чистая продуктивность фотосинтеза. ...... 135

4.3.Накопление сухого вещества растениями. .... 139

4.4.Содержание Фотосинтетических пигментов .... 147 Заключение ..... ............. 150

ГЛАВА 5. ВОДНЫЙ РЕШМ РАСТЕНИЙ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В СВЯЗИ С

ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬЮ И ПРОДУКТИВНОСТЬЮ. ...... 151

5.1.Содержание воды в листьях. .......... 152

5.2.Водоудерживащая способность ... ............154

5.3.Водопоглощзющая способность и водный дефицит . 157

5.4.Изменение проницаемости протоплазмы под действием высоких температур и засухи.....161

5.5.Влияние водного стресса на динамику продукционного процесса в течение онтогенеза растений

яровой пшеницы ..... ..... ...... 165

Заключение .................. 173

ГЛАВА 6. ОСНОВЫ РЕКОМЕИНАЦИОННОЙ СЕЛЕКЦИИ.........175

6.1.Принципы подбора родительских Форм ...... 177

6.1.1.Краткая характеристика исходного материала по важнейшим хозяйственно-биологическим признакам. ................

6.1.2.Создание исходного материала в селекции яровой пшеницы путем трансформации озимых

сортов...................187

6.1.3.Селекционная ценность линий от скрещивания трансформированных озимых Форм с яровыми сортами........................196

6.1.4.Экологе-биологический принцип подбора родительских пар для скрещивания ........ 200

6.2.Селекция яровой мягкой пшеницы на продуктивность. .................... 204

5.2.1.Озерненность колоса. ............ 204

6.2.2.Масса 1000 зерен ....... ....... 209

6.2.3.Масса зерна с колоса ...... ...... 214

6.3.Селекция на качество зерна .......... 221

5.2.1.Изменчивость и наследуемость содержания

белка б зерне при гибридизации яровых мягких

пшениц с озимыми ...............223

5.3.2.Эффективность отбора на качество зерна в гибридных популяциях Ру-Рз яровой мягкой

пшеницы. ..... .......... ... 229

6.3.3.Сопряженная изменчивость признаков, определяющих продуктивность растений и качество зерна. . . ...... ........... 236

6.3.4.Характеристика селекционных линий пятого поколения по хозяйственно-ценным признакам . 238

6.4.Селекция на иммунитет. ............ 240

Заключение .......... ..... ... 244

ГЛАВА 7. ОБОСНОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ БШЕНЩЫ

С РАЗЛИЧНЫМ ВЕГЕТАЦИОННЫМ ПЕРИОДОМ ДЛЯ УСЛОВИЙ

СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА ..... ..... ..... 247

ГЛАВА 8. РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ.....264

8.1.Целинная 26. ................ . 264

8.2.Целинная 60. ..... ............ 266

8.3.Целинная юбилейная .............. 267

8.4.Целинная 24. ................ . 270

8.5.3ритроспермум 35 ... ..................271

8.6.Целинная 3 С ..... ............271

8.7.Целинная 90. ................ . 273

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ .......... .......... . . 275

ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ И ПРОИЗВОДСТВУ. . . . .. .278

ЛИТЕРАТУРА. ............ ........................280

ПРИЛОЖЕНИЯ. ........................ 318

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. Ведущее место в зерновом балансе республики Казахстан отводится пшенице. По размерам посевной площади яровая пшеница занимает первое место среди зерновых культур. Основные ее посевы располагаются в Северном Казахстане. Посевная площадь под яровой пшеницей в Казахстане в 1980 году составляла 15848 тыс.га, а к 1990 году сократилась до 13293 тыс.га. Из них 11247 тыс.га посева яровой пшеницы приходились на шесть областей Северного Казахстана и Карагандинскую область, что составляет 84,6% всех посевов яровой пшеницы в стране.

Урожайность по республике яровой пшеницы в 1981-1985 гг. составляла 10,8 ц/га, а в 1986-1990 гг. колебалась по годам от 7,3 до 11,3 ц/га. По северным областям Казахстана колебание урожайности яровой пшеницы еще более значительное и составляло от 4,9 до 17 ц/га.

Общая изменчивость урожайности включает в себя два компонента: первый определяется характером погодных условий, второй связан с культурой земледелия. В целом по Северному Казахстану изменчивость урожайности яровой пшеницы, обусловленная уровнем культуры земледелия, составляет 30%. А 70% изменчивости урожайности связано с погодными условиями и прежде всего с характером выпадения и распределения осадков за вегетационный период (Сапега В.А., 1992).

Следовательно, создаваемые новые сорта должны обладать высокой засухоустойчивостью. Кроме того, при современных рыночных отношениях возделываемые сорта должны окупать более высокой урожайностью и качеством зерна все затраты, связанные с их производс-

тбом. Существенную рель при этом должна сыграть селекция. Хотя успехи селекции за последнее время очевидны, возделываемые сорта еще далеки от совершенства. При неблагоприятных условиях вегетации резко снижают урожайность и качество зерна. В благоприятные годы не могут реализовать высокий потенциал из-за склонности к полеганию, поражаются болезнями и вредителями.

На современном этапе перед селекционерами стоят задачи создания сортов с высоким качеством зерна, потенциал которых в производственных условиях должен реализоваться за счет устойчивости к абиотическим и биотическим факторам.

Для повышения результативности работ при создании таких сортов необходимо четко представлять модель ярового пшеничного растения. Кроме того требуется дальнейшая разработка научно-обоснованных методов повышения эффективности отбора на ранних этапах и совершенствование теоретических основ селекционного процесса.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. В задачу исследований, конечной целью которых является создание и внедрение в сельскохозяйственное производство новых сортов яровой мягкой пшеницы, входило:

- изучить характер изменения урожайности и качества зерна у сортоЕ яровой мягкой пшеницы в результате селекции на севере Казахстана;

- выявить основные изменения морфологических и физиологических признаков у сортов яровой пшеницы, их взаимосвязь с урожайностью;

- установить закономерности и сортовые особенности физиологических процессов, определяющих ход формирования урожайности в засушливых условиях;

- изучить изменчивость и наследуемость основных хозяйственно- ценных признаков у гибридов при различных схемах скрещивания с

целью повышения эффективности отбора рекомбинантов с оптимальным сочетанием продуктивности и качества зерна;

- определить параметры основных хозяйственно-ценных признаков и биологических свойств модели сортов яровой мягкой пшеницы с различным вегетационным периодом;

- создать сорта яровой мягкой пшеницы различных сроков созревания, передать их на Государственное сортоиспытание и внедрить в производство.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые разработана и апробирована схема селекционного процесса яровой мягкой пшеницы с учетом почвен-но-климатических условий Северного Казахстана при использовании трансформированных озимых сортов пшеницы, что позволило в короткий срок создать и районировать сорт Целинная юбилейная.

На основании ретроспективного анализа тринадцати сортов яровой мягкой пшеницы различных периодов сортосмены установлено изменение качества зерна, урожайности и элементов его структуры. Вскрыт механизм повышения урожайности и качества зерна у сортов яровой пшеницы в результате 57-летней селекционной работы. Выявлены элементы структуры урожая, а также признаки качества зерна, на которые необходимо вести селекцию яровой мягкой пшеницы в Северном Казахстане при создании новых сортов. Установлено влияние водного стресса на динамику продукционного процесса б течение онтогенеза растений, а также взаимосвязь продукционного процесса пшеницы с урожайностью.

Впервые в условиях Северного Казахстана проведены комплексные исследования и определены возможности повышения генетического эффекта отборов рекомбинантов с оптимальным сочетанием продуктивности и качества зерна.

На основе анализа биологических признаков, элементов отрук-

туры урожая, показателей качества зерна и физиологических характеристик впервые для условий Северного Казахстана разработана модель среднераннего сорта яровой мягкой пшеницы, уточнены параметры засухоустойчивого высокопродуктивного среднеспелого и средне-позднего сортов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Установленные закономерности изменчивости, корреляции и наследуемости основных селекционных признаков, учет специфики условий вегетации и созданный новый комплексно-ценный исходный материал позволили усовершенствовать схему селекционного процесса, повысить эффективность отборов на продуктивность и качество зерна, сократить сроки создания сортов яровой мягкой пшеницы.

При творческом участии соискателя созданы залощенные авторскими свидетельствами N 4127, 4128, 4656, 5551, 33 районированные сорта сильной пшеницы Целинная 26, Целинная 60, Целинная юбилейная, Зритроспермум 35, Целинная 24, которые занимали (на 1991 год) 1233981 га. Среднегодовой экономический эффект составил 23025868 долларов. С 1996 года районирован новый сорт сильной пшеницы для солонцовых фонов Целинная 30 (авторское свидетельство N 66).

С 1997 года по Средне-Волжскому региону проходит Государственное сортоиспытание новый сорт яровой мягкой пшеницы Пирамида.

В Казахском НИИЗХ им.А.И.Бараева, Самарском НИйСХ им.Н.М.Ту-лайкова, Мироновском НИИССП им.В.Н.Ремесло и Пензенском НИИСХ находится в селекционной проработке созданный нами ценный исходный материал для селекции засухоустойчивых высокоурожайных сортов яровой мягкой пшеницы. Включены в основной каталог ВИР 5 сортооб-разцов яровой мягкой пшеницы К-55751 - К-55755 - источники селекционно-ценных признаков и свойств.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

- результаты семнадцатилетних исследований по теоретическим и практическим вопросам селекции яровой мягкой пшеницы;

- селекционно-генетические исследования признаков продуктивности и качества зерна пшеницы;,

- созданные сорта яровой мягкой пшеницы.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях ученого совета Казахского НИИ зернового хозяйства им.А.И.Бараева, научно-методическом совете Северо-Казахстанского селекцентра Г976-Г992гг., Всесоюзных, республиканских и региональных научных конференциях, совещаниях по генетике, селекции и семеноводству: г.Алма-Ата (1979), Шортанды (1981), г.Санкт-Петербург (1982), г.Улан-Уде, Бурятский НИИСХ (1982), Жодино, Белорусский НИРЕЗ (1984), г.Новосибирск (1984), г.Целиноград (1984), г.Кокчетав (1985), г.Омск, СибНИИСХоз (1986), г.Мироновка (1983,1988), г.Саратов, НИИСХ Юго-Востока (1996,1997), г.Москва, ВДНХ (1988), г.Пенза (1995,1997), г.Еезенчук (1996); международном семинаре по селекции пшеницы (ЦИММИТ, ИКАРДА) г.Краснодар (1995); на областных агрономических совещаниях - г.Аркалык (1987), г.Кокчетав (1990,1991,1992), г.Кустанай (1990).

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД СОИСКАТЕЛЯ. Работа является обобщением результатов исследований, выполненных в течение семнадцати лет лично, совместно с другими исследователями или под руководством автора диссертации. С 1976 по 1982 годы научным руководителем, а с 1983 по 1992 годы научным консультантом был кандидат сельскохозяйственных наук В.К.Мовчан, которому автор приносит низкий поклон и благодарность.

Разумеется, что весь тот большой объем исследований, резуль-

таты которых положены в основу настоящей работы не мог быть выполнен автором в одиночку.

Авторство на материалы, использованные в работе, характеризуются следующим образом. Все материалы, рассматриваемые в главах 3,4,5,6,7 принадлежат автору.

Автор непосредственно принимал участие в создании сортов, составлении планов гибридизации, проводил отборы, изменение озимых сортов в яровые, создание оригинальных партий семян, внедрение в производство. Вел питомник конкурсного сортоиспытания, а также селекционный материал по темам Н1, Р0В1.

Исследования проводились в соответствии с Государственным тематическим планом отдела селекции пшениц Казахского НШЗХ по проблеме 0.51.03, теме Н-1 "Совершенствовать принципы подбора пар, схем скрещиваний и изучить наследование важнейших хозяйственно- биологических признаков и свойств при внутривидовой гибридизации". С 1976 по 1993 годы автор являлся ответственным исполнителем по данной теме.

Совместно с зав.лабораторией технологической оценки качества зерна, кандидатом с.-х. наук Э.Г.Демидовой и зав.лабораторией биохимии растений, кандидатом биологических наук Л.И.Еськовой, м.н.с. Л.Ф.Герлинской (1987-1993 гг.) вел самостоятельную тему РбВ-1 "Изучить характер наследования белка, качества зерна и продуктивности у гибридов яровой мягкой пшеницы при различных типах скрещиваний1*.

Иммунологическая оценка селекционного материала проведена лабораторией иммунитета растений под руководством зав.лабораторией Л.А.Троицкой.

Всем приношу огромную благодарность за совместную творческую работу,

- 19 -

X ь-—1

Автор приносит искреннюю благодарность коллективу лаборатории селекции яроЕ-ой мягкой пшеницы, в которой начинал работу младшим научным сотрудником.

Выражает глубокую благодарность коллективу лаборатории физиологии засухоустойчивости и скороспелости зерновых культур и прежде всего младшим научным сотрудникам Е.И.Фидык, З.Н.Лысенко, С, А.Шапилову, В.Ы.Вагнер, которые творческим отношением к делу обеспечили выполнение всей большой по трудоемкости физиологической части работы.

Автор считает приятным долгом выразить глубокую благодарность и признательность бессменному руководителю Северо-Казахстанского селекцентра кандидату сельскохозяйственных наук Олегу Сергеевичу Хорикову.

- 13 -

Глава I. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СЕВЕРНЫХ ОБЛАСТЕЙ КАЗАХСТАНА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Особенности почвенных и климатических условий

Территория Северного Казахстана простирается более чем на 1300 км с запада на восток и на 900 км с севера на юг, занимая площадь около 600 тыс. км50. К этому региону относят шесть административных областей: Акмолинскую, Кокчетавскую, Кустанайскую, Павлодарскую, Севере-Казахстанскую и Тургайскую.

Север Казахстана делится на три геоботанические зоны: лесостепь, степь и полупустыня. Для возделывания яровой пшеницы используются лесостепная зона, которая делится на две подзоны: первая - южная лесостепь на лугово-черноземных почвах, выщелоченных черноземах и серых лесных почвах (8,3% пашни) и вторая подзона колочной лесостепи на обыкновенных черноземах и лугово-черноземных почвах (17,1% пашни). Эти две подзоны занимают 25,4% всей пашни Северного Казахстана. Степная зона (74,6% пашни), подразделяется на семь подзон и поясов: 1) умеренно-засушливая степь; 2) лесостепной высотный пояс на обыкновенных