Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СОВРЕМЕННЫЕ СОРТА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ КАК ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ЦЧР

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "СОВРЕМЕННЫЕ СОРТА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ КАК ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ЦЧР"

¿-тм

На правах рукописи

Русанов Игорь Анатольевич

Современные сорта озимой пшеницы как исходный материал для селекции в условиях лесостепи ЦЧР

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Воронеж - 2004

Работа выполнена на кафедре селекции и семеноводства Воронежского государственного аграрного университета имени КД Глинки.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Пашпок Николай Трофимович.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Колягин Юрий Сидорович;

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Орля некий Николай Алексеевич.

Ведущая организация: научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы имени В.В. Докучаева.

Защита состоится 18 февраля 2004 г. в 1200 в аудитории 268 на заседании диссертационного совета Д220.010.03 Воронежского государственного аграрного университета имени К.Д. Глинки по адресу; 394087, ул. Мичурина, 1, г. Воронеж.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного аграрного университета имени КД, Глинки,

Автореферат разослан 16 января 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета: Щедрина Д.И.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Увеличение производства высококачественного продовольственного зерна озимой мягкой пшеницы на основе роста ее урожайности, является одной из важнейших задач современного сельскохозяйственного производства ЦЧР России, Основной путь решення этой задачи - создание и внедрение в производство новых сортов.

По мере повышения требований к новым сортам озимой пшеницы со стороны производства, усложнения селекционных задач, возрастают и требования к степени изученности исходного материала. В связи с этим расширение и углубление исследований, направленных на улучшение и совершенствование методов поиска источников селекционно-ценных признаков и биологических свойств представляет важную и актуальную задачу.

Для создания новых сортов озимой пшеницы с широкими адаптивными свойствами к природно-климатическим условиям Центрально-Черноземного региона, необходимо изучение и выявление из генофондов ВИР, С1ММУТ, 1САЕША генотипов, которые отвечают новым задачам селекции и требованиям производства. Только комплексный подход к подбору нового исходного материала позволит отбирать наиболее перспективные родоначальные формы растений, будет способствовать ускорению селекционного процесса.

Цель и задачи исследований. Основная цель настоящей работы заключалась в изучении селекционной ценности генофонда озимой мягкой пшеницы и выделении перспективных форм, пригодных для селекции новых сортов в условиях Центрально-Чернозем кого региона.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1, Изучить в условиях лесостепи ЦЧР образцы озимой мягкой пшеницы различного эколого-географического происхождения из коллекций ВИР, СГММУТ, ЮАЯОА по комплексу признаков.

2. Разработать методику оценки исходного материала по качеству зерна.

' »О

3. Установить корреляционную взаимосвязь между отдельными количественными признаками озимой пшеницы для использования их в селекции при отборе ценных генотипов.

4. Определить селекционную ценность образцов озимой мягкой пшеницы для условий Центрально-Черноземного региона.

Научная новизна результатов исследования. Впервые в условиях лесостепи Центрально-Черноземного региона проведена оценка по комплексу хозяйственных признаков и биологических свойств генофонда, состоящего из 249 современных сортов и сорт »образцов озимой пшеницы различного э ко лого-географического происхождения и выделены наиболее ценные новые источники для использования в селекционном процессе.

Разработан метод оценки качества зерна образцов озимой мягкой пшеницы на новом приборе «Янтарь».

Установлены корреляции между количественными признаками образцов озимой пшеницы, которые могут быть использованы в практической селекции.

Разработан метод последовательной дихотомии, который позволяет определить внутривидовую структуру коллекции исходного материала. Результаты многомерной классификации исходного материала озимой пшеницы могут быть использованы для оценки генотипов по сходной реакции на условия внешней среды.

П рактнческая значимость работы. Выделенный новый исходный материал по комплексу признаков включен в селекционный процесс по выведению новых сортов озимой мягкой пшеницы на опытной станции Воронежского госагроуннверситета и рекомендуется для использования в селекционных программах других научно-исследовательских учреждений.

Выявленные корреляции между хозяйственными признаками и биологическими свойствами предлагается использовать для отбора ценных генотипов.

Разработанный метод оценки качества зерна озимой пшеницы на новом приборе «Янтарь» предлагается широко использовать в практической селекции.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского государственного аграрного университета имени К.Д. Глинки в 2001-2003 гг., в отделе селекции и семеноводства опытной станции ВГАУ. По материалам диссертации опубликовано пять научных работ.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Результаты оценки новых коллекционных образцов озимой мягкой пшеницы ло комплексу селекционно-ценных признаков и свойств.

2. Новый метод оценки исходного материала озимой пшеницы на приборе «Янтарь».

3. Корреляционные зависимости между основными количественными признаками озимой пшеницы и их использование в селекции при отборе ценных генотипов.

4. Многомерная классификация образцов озимой пшеницы и использование ее результатов в селекции.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 248 страницах машинописного текста. Содержит 46 таблиц, 34 рисунка и состоит из введения, 5 глав, выводов, практических рекомендаций и 16 приложений. Список литературы включает 186 наименований, в том числе 8 на английском языке.

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по изучению исходного материала озимой пшеницы проводились в 2000-2003 гг. на опытной станции Воронежского государственного аграрного университета имени К. Д, Глинки.

2.1. Почвенно-кпиматичсские условия проведения исследований ,

Воронежская область находится в лесостепной зоне и занимает центральную часть Центрально-Черноземного региона.

Преобладающей почвой на территории опытной станции является чернозем выщелоченный среднесутяинисты й.

Климат ЦЧР умеренно-континентальный с неустойчивым увлажнением, характеризуется жарким н сухим летом, и умеренно холодной зимой.

Сдерживающими климатическими факторами для получения высоких и стабильных урожаев озимой пшеницы являются условия перезимовки и недостаточное обеспечение растений влагой.

Оценка изучаемых сортообразцов озимой пшеницы проводилась в контрастных условиях, наилучшие из них сложились в 2000 — 2001 году, худшие -в 2002 - 2003 году, метеорологические условия 2001 - 2002 года исследований занимали промежуточное положение, что позволило провести объективную оценку изучавшихся форм озимой пшеницы и выделить наиболее ценные генотипы.

2.2. Методика проведения исследований

В опыте применялась типичная научно-обоснованная для ЦЧР агротехника возделывания озимой пшеницы по чистому пару с внесением 30 т/га навоза, без использования минеральных удобрений и средств зашиты растений.

Размер делянок - 2 м1. Повторность опыта — двукратная. Варианты размещались систематическим способом со смещением

При изучении образцов озимой пшеницы нами были использованы рекомендации ВИР и методики государственного сортоиспытания.

Следует отметить, что при селекции озимой мягкой пшеницы на высокое качество зерна, очень важно провести объективную оценку изучаемых образцов и выявить наиболее ценные формы. А выявление форм с лучшими показателями качества зерна из большого количества образцов всегда представляет определенную проблему. Использование инфракрасного анализатора «Янтарь», по нашим данным, позволяет быстро определить общую стекловидность зерна пшеницы и содержание сырой клейковины.

Для оценки надежности работы прибора «Янтарь» нами проводилось сравнение его показателей с показателем диафаноскопа ДСЗ-2 и с показателями стандартного метода (таблица 1).

Сопряженность показателей двух приборов надежно (р=0,00) устойчиво средняя (г = 0,63-0,65), поэтому оценка показателей качества по двум приборам достаточна для выявления экстремальных значений показателей, но не всегда однозначна.

Таблица 1 - Корреляция показаний качества зерна озимой пшеницы на

разных приборах в сравнении со стандартным методом

Показатели приборов (%) Клейковина (ГОСТ) Сухая клейковина Протеин по Къельдалю

2001 г. 2002 г. 2001 г. 2002 г. 2001 г. 2002 г.

Стекловидность (ДСЗ-2) 0,58 р=0,00 0,31 р=0,18* 0,65 р=0,00 0,42 р=0,08* 0,64 р=0,00 0,11 р=0,б7

Стекловидность («Янтарь») 0,71 р=0,00 0,47 р=0,04** 0,75 р=0,00 0,50 р=0,04** 0,62 р=0,00 -0,15 р=0,53

Клейковина («Янтарь») 0,70 р=0,00 0,47 р=0,04** 0,76 р=А,00 0,50 р=0,04** 0,62 р=0,00 -0,16 рН),51

Протеин («Янтарь») 0,79 р=0,00* 0,47 р=0,04 0,76 р=0,00 0,51 р=0,04 0,62 рЮ,00 -0,16 р=0,50

Примечание: * - исключение одного «выброса» при построении линии регрессии;

** - исключение двух выбросов при построении линии регрессии.

Из приведенных данных таблицы 1 следует, что: 1) сопряженность сравниваемых показателей зависит от условий года. Изменение структуры эндосперма в условиях повышенной влажности снижает как достоверность оценки ДСЗ-2, так и прибора «Янтарь»; 2) по каждому году исследований показатели прибора «Янтарь» больше коррелируют с показателями стандартных методов; в том числе: 2а) при благоприятных условиях уборки показатели прибора «Янтарь» теснее связаны с показателями стандартных методик; 26) при неблагоприятных условиях ДСЗ-2 по всем показателям не дает надежных оценок (р>0,05) даже при исключении «выбросов«.

На основании испытаний прибора «Янтарь» в условиях лесостепи ЦЧР совместно с сотрудниками ЦКБ «Фотон» нами разработана и рекомендована

методика экспресс-оценки содержания белка в зерне пшеницы с помощью прибора «Янтарь».,

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Оценка генофонда озимой пшеницы по биологическим и хозяйственно-ценным признакам

Проблема оценки исходного материала. Проблема оценки исходного материала и выявления ценных форм очень сложна. Селекция до сих пор остается в этом отношении искусством. В наших исследованиях мы изучали 249 образцов озимой пшеницы с позиции их селекционной ценности. Исследуемые образцы имеют различное эколого-географическое происхождение (19 стран мира). Изучение сортообразцов проводилось по трем основным показателям: продуктивности, зимостойкости и качеству. Кроме того, определялись другие показатели, которые влияют на эти три главных компонента - устойчивость к болезням, высота растений, длина вегетационного периода, характеристики структуры урожая, биометрические характеристики.

Важным шагом при изучении сортов озимой пшеницы является формирование классов по каждому селекционно-ценному признаку. Наибольший практический интерес представляют образцы с экстремальным выражением признака. Из них формируют группу образцов-источников.

Критерии для выделения классов определяются несколькими подходами. Мы рекомендуем использовать сравнение с характеристиками идеального сорта. В этом случае для оценки коллекционных образцов предъявляются самые жесткие критерии отбора.

В нашей коллекции не нашлось ни одного образца, который по комплексу показателей был на уровне сорта-модели, однако, отдельно по каждому показателю мы смогли их сравнить.

Важно выделить образцы, которые стабильно проявляют свои характеристики в меняющихся погодных условиях ~ стабильные формы. Однако эти

формы характеризуются нежелательным для селекции выражением признака. Поэтому необходимо оценивать степень выражения признака, затем из группы отбора исключать те формы, которые сильно реагируют на условия выращивания. Для оценки стабильности изучаемых образцов необходимо использовать коэффициент вариации.

Вегетационный период. Для сельскохозяйственного производства важно иметь сорта озимой пшеницы разной скороспелости, Стабильную скороспелость проявили образцы (2001-2003 гг.): TAI МЕЕ5025 (285 дней, V=2,7%), ZH93.51736 (291 день, V=4,0%), 440259/AKHALTSIKHIS TSITELI DOLI (289 дней, V=0,5%), стандарт Тарасовкая 29 оказался среднеспелым (303 дня, У=2Д%). Стабильную позднеспелость проявили Альбидум 114 (310 дней, V=l,9%), Pagode (306 дней, V=0,0%), Ботовская I (309 дней, V=2,l%), Оренбургская 267 (309 дней, V=i,9%). Указанные выше образцы рекомендуются для использования в селекции на различную длину периода вегетации.

Зимостойкость. Высокая зимостойкость - один из главных факторов, гарантирующий производство зерна озимой пшеницы в ЦЧР. По устойчивости к выпревал ню (9 баллов) выделились (2002 г.): Золаринка, Дуслык, Северодонская 14; по морозоустойчивости (9 баллов) (2003 г.): Альбидум 114, Оренбургская 14, Золаринка, Дуслык; по комплексу факторов зимостойкости (2001-2003 гг.): Дуслык (8,5 баллов, V=5,9%). Эти образцы мы предлагаем использовать в качестве исходного материала в селекции на зимостойкость.

Продуктивность и урожайность. Продуктивный колос вместе с количеством колосьев на единице площади определяет в конечном счете урожайность сортов озимой пшеницы. Только два из 249 образцов - Lov26//Lfn/Sdy(Es84-24y3/Serï/4/Seri (2,2 г., V=3,l%) и Nai60/Hn7//Buc/3/Falke (2,4 г., V=8,7%), имели стабильно продуктивный колос с массой зерна более дух граммов (20012002 гг.). Однако, эти формы низкозимостойки. В случае гибели ценных форм мы предлагаем дня условий ЦЧР образцы (2001-2003 гг.): Белая (1,8 г., V=30,6 %} и Жатва Алтая (1,7 г., V=15,6 %), которые также могут быть вовлечены в программу скрещиваний.

Имея ввиду возможность улучшения продуктивности колоса путем совмещения в одном генотипе большего числа крупных зерен, возможна оценка генотипов пшеницы по числу зерен в колосе и крупности зерен. По наибольшему числу зерен в колосе стабильно выделяется образец: Atay 85 (V= 1 ¿1%), который за три года исследований не имел менее 43 зерна в колосе. Образцы 407-1-7, Росинка, Арбатка, Золаринка также имеют стабильно (V=6,6-14,3%) высокий показатель количества зерен (35-37 шт.)- Наилучшие показатели стабильной (V=4,4-4,6%) крупности отмечаются у Id#840335//Pin39/Pew (51,9 г.) и 9868-1 (51,2 г.) по двум годам исследований. В случае гибели лучших форм можно использовать для гибридизации образцы Тарасовская 29 (47,4 г., V=3,0%), Колошан 2 (48,2 г., V=2,2%), Нива 9 (44,0 г., V=13,5%) и Zhetysu (48,2 г., V=l,2%).

Количество зерен в колосе в значительной степени зависит от таких показателей, как число колосков в колосе и длина колоса. По числу колосков выделяются образцы (2001-2003 гг.); Деметра (21 шт.), Florida (22 шт.), Ботовская I (19), Beaubourg (22) - нестабильные, Белая (19 шт.), Арбатка (20 шт.), Л-503 (19 шт.) - стабильные. По нашему мнению для скрещиваний следует использовать обе эти группы.

По длине колоса в модели предусмотрен отбор образцов с длиной колоса более 10 см. Образцы (2001-2003 гг., V=3,bS,4%): Памяти Федина (10,5 см.), Колышенка (10,5 см.), Рятза (10,1 см) рекомендуем использовать в селекции в качестве исходного материала по длине колоса.

Длинный колос может совмещать в себе возможно большее количество нормально развитых колосков при наибольшей плотности колоса, оценка по этим показателям также возможна. Образцы с минимальным число недоразвитых колосков (2001-2003 гг.); Solein (1,0), Крымская 8 (13). Зерноградская 9 (1,1), Almaty polukovilik (1,1) рекомендуется использовать как ценный материал в селекции на продуктивность.

На основе оценки наиболее стабильных форм (V=0,2-11,5%), лучшими по плотности колоса оказались образцы (2001-2003 гг.): Ботовская! (25,4), Pagode

и

(26,7) и Rawhide (26,3), которые мы-рекомендуем длй использования в селекции на высокую озерненность колоса.

В таблице 2 представлены лучшие сортообразцы по урожайности семян. Таблица 2 - Урожайность семян у лучших форм озимой пшеницы

Линия Урожайность, ц/га

2001 г. 2002 г. 2003 г. Хер V,% .

Фантазия одесская 60,8 43,5 14,0 39,4 60,0

Жнея 42,3 48,3 12,5 34,3 55,8

Колошан 2 41,9 38,5 7,0 29,1 66,0

Памяти Федина 53,9 35,8 17,5 35,7 51,0

Одесская 267 51,0 37,8 20,5 36,4 42,0

Тарасовская 29 34,0 9,5 13,0 18,8 70,4

Модель отбора >=50 >=35 >=20 - -

НСР,15 14,9

Условиям модели отбора высокой продуктивности удовлетворял только один сорт - Одесская 267. Кроме того, достоверно превышали стандарт образцы Памяти Федина, Жнея, Фантазия одесская. Вместе с тем, лучшими по общей оценке перед уборкой оказались также образцы (2001-2003 гг.): Жнея (8,8 балл.), Памяти Федина (8,7 балл.), Фантазия одесская (8,5 балл.). Следовательно, оценка в полевых условиях позволяет также быстро выделять урожайные формы.

По густоте продуктивного стеблестоя выделяются образцы (2001-2003 гг.): Одесская 267 (483 шт7м2), Колошан 5 (648 игг7м2), Вымпел Одесский (680 штУм2), Воронежская 85 (400 штУм1), Оренбургская 271 (570 штУм1), Донская безостая (400 штУм!), Тарасовская 97 (738 штЛг).

Высота растений и устойчивость к полеганию. Устойчивость к полеганию - важный фактор в оценке сорта. Изучалось полегание растений как после сильного ветра, так и перед уборкой, оценивая при этом не только конечный результат, но и способность растений восстанавливать вертикальное положение после действия неблагоприятных внешних факторов среды.

Абсолютную устойчивость к разного вида полеганию (9 баллов) обеспечивали 14 образцов селекции разных стран (2001-2003 гг.): Parada, Офелия,

Targuin, Деметра, Florida, Памяти Федина, Pagode, Колышенка, Новинка 4, Vo-rona/Kaaz, 429305/Akhaîtsikhts Tsiteli Do!i, K402021/Akhaltsikhis Tsiteli Doli, Ks831936-3/Ne86501, Seri.

Устойчивость к полеганию определяется в некоторой степени высотой растений. В 2003 году ни один сорт не полегал в течение периода вегетации, так как наблюдалось общее снижением высоты растений по сравнению с предшествующими годами исследований. Низкорослые образцы (2001-2003 гг.) -Одесская 265 (68 см.), Крошка (62 см.), Золотава (65 см.), 9868-1 (68 см.), Тх81 v6603-3/Karl (63 см.), F6038wl2.1 (60 см.), мы рекомендуем для использования в селекционных программах.

Устойчивость к болезням. Грибные заболевания нередко сильно снижают урожай озимой пшеницы. Особенно вредоносны - бурая ржавчина, »иды головни, септориоз. Оценка образцов велась в условиях естественного инфекционного фона.

Максимальная устойчивость к септоризу наблюдалась у образца (20012003 гг.) - Белая (9 баллов). Однако, были найдены и другие формы, которые в незначительной степени поражались указанным заболеванием: Parada (8,8 балл.). Украинка одесская (8,8 балл.), Золаринка (8,8 балл.), Эйгес 1043-44 (8,7 балл.), Одесская 267 (8,8 балл.), которые являются также ценным исходным материалом.

Лучшие показатели по устойчивости к твердой головне (9 баллов) наблюдались у двух сортов (2001-2002 гг.): Колышенка и Тарасовская 29. Несколько уступают им по устойчивости (8,8 баллов) образцы Северодонская 12, ПРГ-93, Дон 95, Багратионовская, Бысгрица, Одесская 265, Волгоградская 84. Также незначительно поражались твердой головней (8,5 балла) образцы: Победа 50, Мироновская 63, Прикумская 115, Фантазия одесская. Эти формы стабильно (V=0,0-4,0%) проявляли устойчивость к заболеванию, независимо от разных условий среды.

Из общего числа изученных за три года образцов - 73 были стабильно устойчивыми к мучнистой росе. По устойчивости к бурой ржавчине (2001-2002

гг.) выявлено также большое количество стабильно устойчивых образцов. Поэтому интересны те формы пшеницы, которые проявляют комплексную устойчивость (9 баллов) к заболеваниям: Белая (устойчив к септориозу и мучнистой росе); Колышенка (устойчив к твердой головне и мучнистой росе); Тарасов-ская 29 (устойчивый к твердой головне, мучнистой росе и бурой ржавчине).

Выше указанные образцы рекомендуются для использования как источники устойчивости к грибным заболеваниям.

Качество н технологические свойства зерна. В качестве основного показателя оценки качества зерна был взят показатель содержание сырой клейковины. Оценка в первую очередь проводилась па основе показаний анализатора «Янтарь». Следующим шагом было определение содержания сырой клейковины, ее качества, а также содержание белка стандартными методами. Результаты оценки представлены в таблице 3.

В одном генотипе очень трудно совместить высокое содержание клейковины с лучшим ее качеством. Поэтому конечная оценка по качеству зерна проводилась по содержанию сырой клейковины с учетом ее качества,

В качестве источников высокого качества зерна рекомендуется использовать следующие две группы сортообразцов; 1 ) с высоким содержанием клейковины и относительно высоким ее качеством (Смуглянка, Воронежская 47, Памяти Федина); 2) с высоким содержанием клейковины (Solein, Pagode, Белая, Karlygash и Mv Magvas).

Для отражения изменчивости абсолютного накопления клейковины в зерне, колосе, урожае нами рассчитывались такие показатели, как накопление сырой клейковины в 1000 зернах, накопление сырой клейковины в колосе, сбор сырой клейковины. По накоплению клейковины в 1000 зернах выделяются образцы: Памяти Федина (11,5 г.) и Белая (11,3 г.). По накоплению клейковины в колосе особенно выделяется образец Pagode (0,5 г.), по сбору клейковины с 1 гектара выделяются образцы: Северодонская 14(863,0 кг,), Одесская 267(701,4 кг.), Atay85 (818,5 кг.).

Таблица 3 - Результаты оценки образцов озимой пшеницы по показателям качества зерна стандартным методом

Линия Содержание сырой клейковины, % Растяжимость клейковины, см идк Сырой протеин, %

2001 г. 2002 г. 2003 г. Хер. 2001 г. 2002 г. 2003 г. Хер. 200J г. 2002 г, 2003 г. Хер. 2001 г. 2002 г. 2003 г. Хер.

Смуглянка 28 34 25 29 7,5 8,5 7,0 7,7 75 77 74 75 10,4 9,9 9.4 9,9

Воронежская 47 27 33 23 28 6,3 7,0 6,8 6,7 78 74 77 76 9,7 10,3 9,9 10,0

Solein 29 36 23 29 10.8 10,3 10,4 10,5 92 85 80 87 13,0 9.7 9,9 10,9

Памяти Феипна 29 32 - 31 7,3 8,0 - 7,7 75 79 - 77 13,4 12,6 13,0

Pagode 29 34 - 32 10,0 10,3 - 10,2 90 98 94 5.6 5,4 5,5

Колышенка 23 33 22 26 6,0 7,0 6,2 6,4 78 86 76 80 10,5 10,2 9,9 10,2

Белая 28 31 25 28 9.3 10,0 9,5 9,6 85 80 82 82 11,8 12,6 10.2 11,5

BEAUBOURG 28 20 - 24 7,5 7,0 - 7,3 77 73 - 75 6,8 5,5 - 6,2

KARLYGASH 28 32 - 30 8,5 9,0 - 8,8 83 78 - 81 ! 1,2 12,1 П.7

MV MAGVAS 25 33 - 29 6,0 7,0 - 6,5 76 80 - 78 11,4 9,7 - 10,6

Докучаевская юбилейная 22 30 27 26 7,0 7,7 7,2 7,3 78 74 77 76 7,0 7,2 7,1 7,1

Северодонская 24 - 26 25 7,0 - 7,0 7,0 78 - 80 79 5,4 5,6 5,5

ГАМ200*3/ТА2567 24 - 28 26 7,0 - -i 7,4 7,2 77 - 82 80 5,6 - 6,4 6,0

Si Тарасовская 29 25 30 25 27 7,0 7,5 7,0 7,2 83 73 79 78 10,2 7,1 8,6 8,6

+10% от St >-28 >=33 ИЛИ >=28 min >=28

Важно иметь совокупность критериев, по которым происходил отбор лучших форм в виде идеальной модели, полученной нами для изучаемых образцов применительно к конкретным условиям внешней среды (таблица 4). Таблица 4 - Модель идеального сорта, разработанная в результате отбора

лучших образцов озимой пшеницы в условиях лесостепи ЦЧР

Показатели модели 2001 г. 2002 г. 2003 г.

Зимостойкость, балл >=7,5 >=7,5 =9,0

Устойчивость к септориозу, балл =9,0 =9,0 =9,0

Устойчивость к твердой головне, балл =9,0 =9,0 -

Устойчивость к мучнистой росе и бурой ржавчине, балл =9,0 =9,0 -

Позднеспелые формы, дни >=305 >=305 >=315

Скороспелые формы, дни <=290 <=290 <=305

Устойчивость к полеганию, балл =9 =9 -

Низкорослость, см <=80 <=80 <=50

Масса зерна С колоса, г. >=2 >=2 >=2

Число зерен в колосе, шт. >=40 >=40 >=40

Масса 1000 зерен, г. >=50 >=49 >=46

Число колосков в колосе, шт. >=21 >=21 или >=18

Длина колоса, см >=10 >=10 >=10

Число недоразвитых колосков, шт. <=1,6 <-1,6 <=1,6

Плотность колоса >=26 >=26 -

Содержание клейковины в зерне по прибору «Янтарь», % >=24 >=24 или >=21

Содержание клейковины в зерне по ГОСТ, % >=28 >=33 или >=28

Урожайность, ц^га >=50 >=35 >=20

Общая оценка перед уборкой, балл >=8 >=8,5

Накопление клейковины в 1000 зернах, г >=10,0 >=10,0 -

Накопление клейковины в колосе, г >=0,4 >=0,4 или >=0,39

Сбор сырой клейковины с I га, кг >=850 >=750 или >=500

Густота продуктивного стеблестоя, шт./м >=550 >=500 -

Из данных таблицы 4 видно, что возможен отбор на высокую устойчивость к грибным заболеваниям. Трудной задачей остается поиск абсолютно зимостойких форм. Возможен отбор достаточно низкорослых и высокопродук-

тивным форм с массой зерна в колосе более 2 г.; без применения минерального азота возможно получать в зерне 28-33 % клейковины высокого качества. Остается открытым вопрос о стабильности получения урожаев на уровне 40 и/га по экстенсивной технологии; максимальная густота продуктивного стеблестоя современных сортов остается на уровне 500-550 шт./м\

Таким образом, в результате проведенной оценки сортообразцов озимой пшеницы в условиях лесостепи ЦЧР на основе модели отбора по каждому селекционно-ценному признаку, удалось выявить лучшие генотипы, которые необходимо использовать в качестве исходного материала в селекционных программах по озимой пшенице.

Корреляционные связи между признаками у озимой пшеницы. Для оценки зависимости между двумя переменными рассчитывалась ранговая корреляция Спкрмена. Нас интересовали средние и сильные значимые стабильные зависимости между признаками, которые представлены на рисунках 1 и 2.

При благоприятных условиях роста и развития (2001 г.) наблюдается наличие двух групп образцов по зависимости урожайности от густоты продуктивного стеблестоя (рисунок 3): 1) группа стабильных образцов, где наблюдается сужение размаха изменчивости по зимостойкости (4,0-9,0 балла), продуктивности (0,90-2,21 г.), урожайности (24,4-77,0 ц/га). Лучшие стабильные формы формируют максимальный урожай при густоте стеблестоя 690-900 штУм1. Группа представлена 106 образцами преимущественно отечественной селекции; 2) группа интенсивных форм, где размах изменчивости по признакам шире: зимостойкость - 1,0-9,0 балл., продуктивность - 0,5-2,44 г., урожайность -12,0-90,0 ц/га. Лучшие по урожайности образцы этой группы формируют продуктивный стеблестои на уровне 250-390 шт./мг. Группа представлена 106 линиями преимущественно зарубежной селекции. Из отечественных образцов в этой группе представлены: Иана, Донсимб, Оренбургская 267, Исетская, Коло-шзн 3, Деметра, Воронежская 95, Тарасовская 29.

Полеглнтю

Высота растений

Биомасса без корней осенью

Рис. 1. Корреляционная группа признаков озимой пшеницы I

Обозначения: ——— - высоко стабильная связь

Общая

оценка

Урожайное

Сбор клейковнны\

Клеймо вины в I ООО зерен 4

Длина конуса • нарастания весной

Колошение 4 восковая спелость

Всходы - колошение

Всходы - восковая-4^, спелость

Число колосков в колосе

Зимостойкость

Густота продуктивного стеблестоя

4ч.Количество недоразвитых колосков

Клейковина

Л ¿Ширина (¡патл иста I Ц

^чКлейковнныс колоса

/л^ Крупность зерна /// ч ф

Масса зерна с колоса

Число зерен в колосс

Плотность Длина колоса

колоса

Рис. 2. Корреляционная группа озимой пшеницы 2 Обозначения: . - высоко стабильная связь, — — — - средне стабильная связь

100 90 ВО 70

1 ВО | 50

1 40

>

30 20 10 О

'200 0 гоо 400 600 800 1000 1200

Густота продуктивного стеблестоя, шт/м

Рис. 3. Зависимость густоты продуктивного стеблестоя у образцов озимой пше-

ницыиурожайносги,2001 г. Генотипы указанной группы являются ценным исходным материалом в селекции.

Проблема многомерной классификации признаков озимой пшеницы.

Анализ экспериментальных данных позволил нам провести многомерную классификацию биологических и хозяйственно-ценных признаков у озимой пшеницы для определения характеристик внутривидовых групп и поиска типичных для этих групп образцов, а также для оценки сходной реакции генотипов на условия внешней среды. В результате нами предлагается метод последовательной дихотомии, как подход в многомерной систематизации исходного материала по изучаемым признакам.

Метод основан на разделении образцов последовательно на два класса по комплексу признаков в многомерном пространстве с использованием кластерного анализа, образуя при этом дихотомическое дерево (рисунок 4).

Рис. 4. Структура многомерной классификации образцов озимой пшеницы по биологическим и хозяйственно-

ценным признакам

Обозначение; в окружностях обозначены номера классов; цифры под окружностями - число образцов в классе

В классификации использовались шесть показателей; зимостойкость, длина вегетационного периода, урожайность, высота растении, масса зерна с колоса, содержание клейковины в зерне.

В результате формируются классы, изменчивость признаков в которых уменьшается и возрастает однородность попавших в них генотипов. Выделенные классы характеризуются уникальными сочетаниями значений признаков с учетом влияния внешней среды.

Перемещение образцов в разные годы исследований из класса я класс можно отследить. Этот дает возможность оценить реакцию генотипа на условия внешней среды, работа в этом направлении продолжается. Метод последовательной дихотомии позволяет выделять группы образцов со сходной реакцией на условия среды. В нашем случае получено 32 различные группы сортоооб-разцов, некоторые из них содержали по одному генотипу, что говорит об их уникальной реакции на условия внешней среды.

Экономическая ^ффжпюность возделывания озимой пшеницы. Сравнительный анализ экономической эффективности возделывания стандартного сорта озимой мягкой пшеницы Тарасовская 29 и четырех урожайных образцов (Жнея, Памяти Феди на, Одесская 267, Фантазия одесская) позволяет установить экономический эффект от внедрения в производство новых высокоурожайных сортов современного типа. Гак, себестоимость 1 ц. зерна у стандартного сорта озимой пшеницы Тарасовская 29 составила 276 р., тогда как у сортообразцов она была в пределах 137 - 156 рубля. Чистый доход с 1 га у стандарта озимой пшеницы составил 2335 р., у сортообразцов - 8383 - 10372 р. Самый высокий уровень рентабельности оказался у сортообразца Фантазия одесская -193 %.

ВЫВОДЫ

Изучение 249 образцов озимой мягкой пшеницы из мирового генофонда ВИР, ОММУТ, 1СА1ША позволило установить следующее:

1. Впервые в условиях Центрально-Черноземной зоны глубоко и всесторонне изучен генофонд озимой мягкой пшеницы и выделены новые наиболее ценные сортообразиы по основным хозяйственно-биологическим признакам и свойствам для использования их в селекционном процессе.

2. Для выделения селекционно-ценных образцов озимой пшеницы, стабильно проявляющих свои характеристики независимо от влияния условий внешней среды, предлагается вести отбор генотипов с экстремальным выражением признаков, а затем из полученной группы генотипов отбирать наиболее стабильные формы на основе наименьшей изменчивости. В качестве критерия изменчивости необходимо использовать коэффициент вариации.

3. Для адаптивной селекции озимой пшеницы в условиях ЦЧР мы рекомендуем использовать в качестве исходного материала следующие образцы: а) зимостойкие: Арбатка, Северодонская 14, Альбидум 114, Оренбургская 14, Зо-ларинка, Дуслык (Украина). Высокой зимостойкостью в условиях ЦЧР характеризуются образцы озимой пшеницы селекции стран СНГ; б) устойчивые к болезням: Донская нива (Россия), ПРГ-93 (Роосия), Дон 95 (Россия), Росинка, Atay 85 (США-Турция), Zh93.5I736 (Китай), Tam200/Unfdulea (США), Воронежская 95 (Россия) и другие; в) скороспелые: Tai Мее 5025 (Китай), Zh93.51736 (Китай), 440259/AkhaJtsikhis Tsiteli Doli (США); г) устойчивые к полеганию: Parada (Польша), Targuin (Франция), Florida (Германия), Vo-rona/Kauz (Мексика-США), Ks831936-3/Ne86501 (США), Seri (США-Мексика), Деметра (Россия) и другие; д) низкорослые: Одесская 265 (Украина), Жнея (Россия), Золсгава, Tx81v6603-3/Karï (США-Мексика-Typция), F6038wl2.1 (Румыния), 9868-1 (Болгария); е) по продуктивности колоса: Жатва Алтая (Россия), Белая, Lov26//Lñi/Sd>fEs84-24)/3/Seri/4/Sen (Турция), Nai60/Hn7//Buc/3/Falke (Мексика-США); ж) по содержанию клейковины в зерне: Смуглянка (Россия), Воронежская 47 (Россия), Памяти Федина (Россия), Solein (Франция), Pagode (Польша), Белая, Karlygash (Казахстан), Mv magvas (Венгрия); з) урожайные: Фантазия одесская (Украина), Жнея (Россия), Памяти Федина (Россия), Одесская 267 (Украина); и) по количеству продуктивных

стеблей: Колошан 5 (Украина), Вымпел одесский (Украина), Воронежская 85 (Россия), Оренбургская 271 (Россия), Донская безостая (Россия), Тарасовская 97 (Россия), Одесская 267 (Украина).

4. Особую ценность для селекции в условиях ЦЧР представляют формы озимой пшеницы, сочетающие в одном генотипе комплекс ценных хозяйственно-биологических признаков: Украинка одесская (устойчив к септориозу, мучнистой росе и бурой ржавчине); Зерноградская 9 (устойчив к мучнистой росе, бурой ржавчине, с минимальным количеством недоразвитых зерен в колосе); Демегра (устойчив к мучнистой росе, бурой ржавчине, с высоким количеством колосков в колосе); Solein (Франция) (с минимальным количеством недоразвитых колосков в колосе, высоким содержанием и накоплением в зерне клейковины); Памяти Федина (устойчив к полеганию, с длинным колосом, с высоким содержанием клейковины и высоким накоплением ее в зерне, с высокой урожайностью, имеет высокую общую оценку перед уборкой); Воронежская 85 (устойчив к мучнистой росе и бурой ржавчине, с высоким продуктивным стеблестоем); Золаринка (устойчив к выпреванию, вымерзанию, септориозу, с высоким числом зерен в колосе); Pagode (Польша) (позднеспелый, устойчив к полеганию, с плотным колосом, высоким содержанием клейковины и накоплением клейковины в зерне и колосе); Колышенка (устойчив к мучнистой росе, твердой головне, полеганию, с длинным колосом и высоким накоплением клейковины в зерне); Ботовская 1 (устойчив к мучнистой росе, бурой ржавчине, полеганию, с высоким числом колосков и плотным колосом); Одесская 267 (устойчив к септориозу, высокоурожайный, с высоким сбором клейковины и плотным продуктивным стеблестоем); 9868-1 (Болгария) (устойчив к мучнистой росе, бурой ржавчине, низкорослый, с крупным зерном); Atay 85 (США-Турция) (с большим числом зерен в колосе, накоплением и сбором клейковины в колосе).

Эти формы необходимо широко использовать в качестве родительских пар в гибридизации.

5. Новый метод оценки качества зерна озимой пшеницы на приборе «Янтарь» позволяет за короткий период времени провести анализ большого числа образцов и выделить наиболее ценные формы по качеству. При этом исключается субъективный подход в оценке качества зерна и ускоряется селекционный процесс.

, 6. В результате анализа экспериментального материала нами были установлены следующие ценные корреляции, позволяющие в некоторой степени объяснить природу таких сложных селекционных показателей, как зимостойкость, урожайность: прямая зависимость длины конуса нарастания перед уходом в зиму и биомассы растений без корней перед уходом в зиму (г = 0,56 -0,74); типа куста и длины конуса нарастания перед уходом в зиму (г = -0,30 - (0,73)). Для образцов со стелящимся кустом характерно замедленное развитие точки роста; обратная связь высоты растений и устойчивости образцов к полеганию (г = -0,44 - (-0,53)); урожайность образцов в большей степени определяется зимостойкостью (г «= 0,48 - 0,73) и густотой продуктивного стеблестоя (г ш 0,54 - 0,70), чем продуктивным колосом (г 0,26 - 0,38); продуктивность колоса озимой пшеницы зависит в большей степени от числа зерен (г = 0,70 - 0,89) и колосков в колосе (г = 0,42 -0,56), чем от крупности зерен (г = 0,30 - 0,43); прямая зависимость крупности зерен и содержание клейковины (г = 0,27 - 0,57);

Эти корреляции могут быть использованы в селекционном процессе для оценки перспективных форм озимой пшеницы.

7. Выявлены две группы сортообразцов по отзывчивости на улучшение условий внешней среды: 1) стабильного типа с узким размахом изменчивости, урожайные формы которой формируют продуктивный стеблестой на уровне 600-900 шт7м:; 2) интенсивного типа с широким размахом изменчивости, урожайные формы которой формируют продуктивный стеблестой на уровне 250390 шт7м2.

Группа образцов интенсивного типа представлена 106 образцами преимущественно зарубежной селекции. Из отечественных образцов в этой группе находятся: Нана, Донснмб, Оренбургская 267, Исетская, Колошан 3, Деметра,

Воронежская 95, Тарасовская 29. Генотипы этой группы являются ценным исходным материалом в селекции новых сортов озимой мягкой пшеницы интенсивного типа для условий ЦЧР, так как эти формы являются отзывчивыми на улучшение условий жизни.

8. Получена многомерная классификация сортообразцов озимой пшеницы по биологическим и хозяйственно-ценным признакам методом последовательной дихотомии, которая позволяет определять внутривидовую струюуру коллекции исходного материала.

Имея характеристики устойчивых во времени классов и группы образцов со схожей реакцией на изменяющиеся условия среды, можно говорить о научно-обоснованном подборе пар для гибридизации на основе знаний о структуре коллекции, и в качестве родительских компонентов дня скрещиваний использовать образцы из разных структурных групп, включая образцы, реакция генотипа которых на среду различна или уникальна.

9. Возделывание изучаемых сортов и сортообразцов в условиях Воронежской области экономически эффективно, а наибольший экономический эффект обеспечивают лучшие высокоурожайные сортообразцы: Фантазия одесская, Жнея, Памяти Федина, Одесская 267.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ И ПРОИЗВОДСТВА

1, Для использования в селекционных программах по озимой пшеницы предлагаются следующие образцы: зимостойкие: Арбатка, Северодонская 14, Альбидум 114, Оренбургская 14, Зол ар инка, Дуслык; скороспелые: Taî Мее 5025, Zh93.51736, 440259/Akhaltsikhis Tsiteli Doli; высокопродуктивные: Жатва Алтая, Белая, Lov26//Lfh/Sdy(Es84-24y3/Seri/4/Seri, Nai60/Hn7//Buc/3/Falke; устойчивые к болезням: Донская нива, ПРГ-93, Дон 95, Росинка, Atay 85, Zh93.5J736, Tam200/U!ifdulea, Воронежская 95 и другие; с высоким качеством зерна: Смуглянка, Воронежская 47, Памяти Федина, Solein, Pagode, Белая, Karlygash, Mv rnagvas.

2. Предлагается новый метод оценки качества зерна озимой пшеницы на приборе «Янтарь» с использованием инфракрасной спектроскопии.

3. Полученные корреляции между хозяйственно-ценными признаками и биологическими свойствами сортообразцов следует использовать для оценки селекционной ценности образцов озимой пшеницы.

4. Предлагается использовать метод последовательной дихотомии, который позволяет определять внутривидовую структуру коллекции исходного материала и проводить оценку генотипов по сходной реакции на условия внешней среды.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

t. Буховец Л.Г. Классификационная модель образцов озимой мягкой пшеницы / А.Г. Буховец, Г.Г. Голева, И.А. Русанов // Математика, компьютер, образование: Тезисы. - № 10. - Пущино. - 2003. - С. 259.

2. Гончаров C.B. Использование статистических методов для оценки экспериментальных данных в селекции озимой пшеницы / C.B. Гончаров, Н.Т. Павлюк, Г.Г. Голева, И.А. Русанов // Достижения аграрной науки в начале XXI века. Секция 3. Биологизация земледелия, адаптивные технологии, селекция и семеноводство с.-х. культур. - Воронеж: ВГАУ, 2002.-С. 192-198.

3. Павлюк Н.Т. Результаты изучения коллекции сортообразцов озимой пшеницы разного эколого-географического происхождения ! Н.Т. Павлюк, Г.Г. Голева, И.А. Русанов // Вестник ВГАУ: К 90-летию ВГАУ, 2003. - С. 132-141.

4. Русанов И.А. Результаты применения прибора «Янтарь» для оценки образцов озимой пшеницы в лесостепи Воронежской области по содержанию сырого протеина / И.А. Русанов // Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки в начале XXI века. Ч. 2. - Воронеж: ВГАУ, 2003. - С. 37-38.

5. Ягодницин А.Л. Исследование зависимостей некоторых биометрических показателей и зимостойкости сортов озимой пшеницы / А.Л. Ягодницин, И.А. Русанов // Актуальные направления стабилизации и развития АПК в XXI веке. - Воронеж, 2001. - С. 88-92.

Тип. ВГАУ, зак. 479 - 2004 г., т. 100 экз., объем 1,0 п. л.