Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Создание и изучение исходного материала озимого ячменя пивоваренного направления

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Создание и изучение исходного материала озимого ячменя пивоваренного направления"

004613100

На правах рукописи

Герасимова Анастасия Ивановна

СОЗДАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ ПИВОВАРЕННОГО НАПРАВЛЕНИЯ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 ЗНОЯ 2010

Краснодар-2010

004613100

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Краснодарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. П. П. Лукьяненко Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Васюков Павел Петрович

Официальные оппоненты: академик РАСХН, профессор

Беспалова Людмила Андреевна

кандидат сельскохозяйственных наук, Малышева Надежда Николаевна

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур им. B.C. Пустовойта Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита состоится 16 ноября 2010 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.026.01 в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт риса Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 350921, г. Краснодар, п. Белозерный тел. (861) 229-49-91; 229-44-64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт риса, с авторефератом - на сайте www.vniirice.ru

Автореферат разослан « » октября 2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Jfe*"}^ с. С. Костина

I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Пивоварение во всем мире имеет древние традиции. На Руси издавна многие крестьянские семьи готовили пиво высокого качества для собственного потребления.

За последние годы наукой доказано, что наиболее полезные свойства характерны для домашнего нефильтрованного пива. Оно содержит максимальное количество белков, способствующих самоочищению почек, печени и других внутренних органов. По данным Мюнхенского института пива, литр нефильтрованного пива по своему оздоровительному воздействию на организм человека в 10 раз превосходит влияние такого же количества молока.

Производство пива в нашей стране значительно отстает от стран Западной Европы (Англия, Голландия, Дания, Германия), выпускающих ежегодно 250 - 300 л. на каждого человека (у нас 20-25 л.). Низкий уровень производства пива в России объясняется не только недостатком производственных мощностей, но и большим дефицитом высококачественного ячменного сырья, необходимого для стабильной работы пивоваренной промышленности (Глухов-цев В.В., 1998). Поэтому потребности производства стимулируют развитие исследований по селекции, выращиванию качественного сырья и совершенствованию технологий пивоварения. Сорт выступает одним из мощных рычагов в технологиях производства зерна пивоваренного ячменя.

Поэтому главной задачей селекции в настоящее время является создание и улучшение сортов озимого ячменя с возможностью использования его в производстве пива.

Цель и задачи исследований. Главная цель работы заключалась в создании и изучении исходного материала озимого ячменя по комплексу хозяйственно-полезных и технологических признаков качества зерна; выявлении и отборе перспективного материала, обладающего высокой продуктивностью, стабильностью генетического потенциала качества зерна, определяющего пригодность для пивоваренной промышленности, оптимально адаптированного к местным условиям и создание на его основе новых сортов.

Для достижения цели исследования были поставлены задачи:

- провести оценку коллекционных образцов озимого ячменя применительно к основным проблемам селекции и отобрать лучшие формы, обладающие отдельными или комплексом хозяйственно-ценных признаков;

- установить сопряженность урожайности зерна с основными элементами структуры урожая, технологическими свойствами зерна и их варьирование в зависимости условий выращивания;

- создать и изучить исходный материал для направленной селекции по технологическим характеристикам качества зерна;

- изучить наследование количественных признаков в гибридах РГР2 для использования в селекции;

- выявить степень доминирования количественных признаков и эффекта гетерозиса в гибридных комбинациях;

- определить возможность отбора лучших продуктивных рекомбинан-тов с высокой массой 1000 зерен;

- создать новые сорта озимого ячменя с улучшенными биологическими и хозяйственными характеристиками;

- разработать элементы агротехники выращивания новых сортов озимого ячменя пивоваренного направления в условиях Краснодарского края.

Научная новизна и практическая значимость. Общеизвестно, что в России, как и во всем мире на цели пивоварения в основном используется яровой ячмень. Исследования по созданию сортов озимого ячменя с пивоваренными свойствами являются новым направлением в селекции этой культуры и, особенно в условиях Краснодарского края. Автором определена изменчивость основных технологических признаков зерна озимого ячменя в зависимости от условий выращивания. Выявлены лучшие образцы для использования их в селекции ячменя пивоваренного направления. В результате скрещиваний родительских форм сочетающих высокую продуктивность и стабильные показатели качества зерна в контрастные по метеоусловиям годы создан гетерогенный исходный материал, который изучается на различных этапах селекционного процесса. Выделены три линии двурядного озимого ячменя, отвечающие требованиям ГОСТа на пивоваренный ячмень. Созданы в соавторстве 2 сорта озимого ячменя, предложенных к использованию в Северо-Кавказском регионе РФ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- результаты оценки коллекционных образцов озимого ячменя по основным хозяйственным, биологическим и технологическим признакам;

- корреляционные взаимосвязи урожайности зерна с основными элементами структуры урожая, технологическими свойствами зерна и их варьирование в зависимости условий выращивания;

-закономерности наследования количественных признаков гибридов Р] и Р2;

- генеалогия и характеристика новых сортов озимого ячменя, созданных с участием соискателя;

- элементы технологии возделывания новых сортов озимого ячменя.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы

доложены и одобрены на заседаниях методического совета ГНУ Краснодарского НИИСХ Россельхозакадемии в 2002-2003 гг., а также на IV и V региональных научно-практических конференциях молодых ученых (г. Краснодар, Куб. ГАУ, 2003 г., 2004 г.), конференции «Научное обеспечение производства зерна, зернофуражных, крупяных культур и кормового белка» г. Зерноград, 2003 г. По материалам исследований опубликовано 12 научных статей, получено 2 авторских свидетельства на сорта озимого ячменя, внесенных в Государственный реестр селекционных достижений РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций селекционной практике и производству, списка литературы, включающего 176 источника, из них 46 на иностранном языке. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, включает 44 таблицы, 14 рисунков и 10 приложений.

II. Условия, материал и методика проведения исследований

Экспериментальная часть работы выполнена на опытных полях отдела селекции и семеноводства ячменя ГНУ Краснодарский НИИСХ Россельхозака-деми в 2001-2006 годах.

Почвы опытных полей представлены мапогумусным средне и сильно-выщелоченным сверхмощным черноземом. Мощность гумусового горизонта составляет 150-160 см. Содержание гумуса в пахотном слое изменяется от 3,8 до 4,5 % (Эйсерт Э.К., 1995). Климат умеренно-континентальный. Среднегодовая температура воздуха составляет +11,1 °С. Среднегодовое количество осадков 611 мм, но распределяются они по месяцам неравномерно.

Метеорологические условия в годы проведения исследований различались между собой по температурному режиму, количеству, характеру и периодичности выпадения осадков, что способствовало более объективной оценки коллекционного и селекционного материала по основным хозяйственно-ценным признакам.

Исходным материалом для селекции озимого ячменя служили коллекционные образцы, полученные из международного центра ICARDA (Сирия), мировая коллекция ВИР, новые допущенные к использованию сорта отечественной и зарубежной селекции, гибридные формы собственной селекции. За период исследований (2001-2006 гг.) нами было изучено более 3 000 коллекционных образцов озимого ячменя. Большой интерес представляют сортообразцы: 315/Обзор//344-4; Bastion/337-2// Team; 315Юбзор//304-4-9-1, которые сочетают стабильно высокие технологические свойства зерна и хорошую продуктивность, что указывает на целесообразность использования их в селекции новых сортов на пивоваренные качества.

Эти сортообразцы были включены в гибридизацию с привлечением в качестве одной из родительских форм высокопродуктивных, зимостойких, устойчивых к полеганию, резистентных к листовым болезням сортов, оптимально адаптированных к местным условиям.

Скрещивания образцов озимого ячменя проводились в 2004 году. Семена гибридов F]-F2 и их родительские формы высевались вручную по схеме: материнская форма-гибрид-отцовская. Семена высевались в оптимальный для озимого ячменя срок 30 сентября. Длина делянок 1,5 м междурядье 0,3 м. Семена с растений F2 высевали в контрольном питомнике сеялкой ССФК-7, площадь делянки 3-5 м 2. Повторность однократная, стандарт размещался через каждые пять номеров. Линии, проявляющие положительные признаки намечали к уборке, остальные - выбраковывали. На уборке использовали малогабаритные комбайны «Сампо 130» и «Хеге». Для дальнейшего изучения лучшие линии высевали в предварительном (МСИ[), (МСИ2) и конкурсном сортоиспытании. Учетная площадь делянки до 30 м2, повторность трехкратная в ПСИ, четырехкратная в КСИ. Норма высева 500 всхожих зерен на 1 м2. В качестве стандарта использовали плотноколосый сорт Михайло и новый сорт двурядного озимого ячменя Сармат.

Закладку опытов осуществляли по методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1985).

5

Фенологические наблюдения, оценку устойчивости сортообразцов к полеганию и болезням, учет урожая и биометрический анализ растений проводили в соответствии с методическими указаниями ВИР (1974; 1975; 1981). Для изучения озимого ячменя на зимоморозостойкость, экологическую устойчивость питомники МСИ| и КСИ параллельно закладывалась на Северо-Кубанской сельскохозяйственной опытной станции.

Биохимический анализ зерна проводили в отделе качества и биохимии зерна института методом инфракрасного анализа на приборах «Инфрапюм» и «Инфраматик 8620». Статистическую обработку экспериментальных данных осуществляли методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа по методике, изложенной Б.А. Доспеховым (1979) и адаптированной В.А Дзюба и Б.Н. Шемелевым.

Показатели степени фенотипического доминирования (hp) количественных признаков определяли по А. Густафсону и Д. Дормлингу (1972) по формуле:

F-MP

пр =-

Р-МР

где: F - значение признака у гибрида;

МР - среднее значение признака родительских форм (Р) + Р2): 2;

Р - среднее значение лучшего родителя.

hp = 0-0,5 - частичное или полу доминирование признака;

hp = 0,6-0,9 - неполное доминирование;

hp = 1 - полное доминирование;

hp > 1 - сверхдоминирование (гетерозис) признака с большим значением.

Трансгрессию гибридов F2 определяли по формуле:

j, _ F - лучший родитель ^ лучший родитель

III РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Селекционно-генетический потенциал озимого ячменя по солодовенным качествам

Рост производства и потребление пива в нашей стране способствовали началу работ по селекции пивоваренных сортов озимого ячменя. Интерес производителей солода к зерну озимого ячменя связан с тем, что в отдельные годы не удается получить солодовенное сырье на базе яровых сортов, как по его качеству, так и по количеству. К тому же у озимого ячменя имеются неоспоримые преимущества по скороспелости и урожайности. Исходя из этого, научный поиск возможности создания сортов пивоваренного ячменя был начат с изучения большого набора коллекционного и селекционного материала, различных сорто-типов ячменя по основным параметрам солодовенных качеств в отделе технологии и биохимии зерна Краснодарского НИИСХ им П.П. Лукьяненко. Проведенный сравнительный анализ подтвердил, что химический состав зерна озимого

6

ячменя отвечает требованиям ГОСТа 5060-86, предъявляемым к пивоваренному ячменю (таблица 1).

Таблица 1 - Сравнительные показатели пивоваренных качеств ярового и озимого ячменя, Краснодар, КНИИСХ 2001-2003 гг.

Культура Тип колоса Белок, % Экстр активность, % Пленча- тость, % Масса 1000 зерен, г

Яровой ячмень многорядный 11,9±0,12 78,0±0,15 8,5±0,09 37,3±0,62

двуряд-ный 12,3+0,16 78,1+0,45 8,3+0,08 46,8±0,39

среднее 12,1 78,0 8,4 42,1

Озимый ячмень многорядный 11,2±0,09 78,2±0,17 8,4+0,07 40,2±0,80

двуряд-ный 11,7±0,09 78,0±0,15 8,2±0,08 48,1+0,91

среднее 11,4 78,1 8,3 44,2

По содержанию белка озимые формы ячменя уступают яровым. Аналогичная тенденция проявляется по типу колоса среди озимого и ярового ячменя. Многорядные и двурядные образцы озимого ячменя содержали белка на 0,7 % меньше, чем яровые. По экстрактивности и пленчатости ярового и озимого ячменя особых различий нет, и они составили 78,0 и 8,3 % соответственно. В среднем, масса 1000 зерен у озимого ячменя была незначительно выше (на 2,1 грамма).

За годы изучения выявлено и подтверждено методами статистического анализа, что в проявлении белковости зерна играет величина урожайности. Нами установлена слабая и средняя отрицательная корреляционная зависимость между урожайностью и содержанием белка (г = -0,28...-0,70), а также между массой 1000 зерен и количеством белка (г = -0,18...-0,44). В оптимальных условиях 2004 года связь между этими признаками увеличивалась. Общеизвестно, что белковость зерна оказывает значительное влияние на содержание экстрактивности и количество крахмала. Корреляционный анализ содержания белка в зерне с этими показателями показал обратную связь, которая в зависимости от условий вегетации составила (г= -0,15...г= -0,76). Отмеченная зависимость между массой 1000 зерен и экстрактивностью (г = 0,18... 0,69) подтверждает ранее установленную закономерность: чем крупнее зерно, тем выше его плотность и, следовательно, запас питательных веществ. Повышение пленчатости приводит к снижению экстрактивности в зерне, что также доказано корреляционной сопряженностью (г = - 0,21... - 0,69) (таблица 2).

Таблица 2 - Корреляционная взаимосвязь между технологическими и хозяйственно-биологическими признаками сортов и линий озимого ячменя, Краснодар, КНИИСХ

Коррелирующие признаки Годы

2002 2003 2004 2005

Урожайность - содержание белка -0,39 -0,28 -0,70 -0,15

Урожайность - масса 1000 зерен 0,31 0,27 0,51 0,22

Масса 1000 зерен - содержание белка -0,30 -0,22 -0,44 -0,18

Масса 1000 зерен - экстрактивность 0,37 0,34 0,69 0,18

Содержание белка - крахмал -0,45 -0,44 -0,76 -0,17

Экстрактивность - крахмал 0,69 0,57 0,99 0,47

Экстрактивность - содержание белка -0,43 -0,34 -0,75 -0,15

Экстрактивность - пленчатость -0,69 -0,51 -0,54 -0,21

Пленчатость - масса 1000 зерен -0,66 -0,60 -0,51 -0,11

По результатам проведенной оценки нам удалось выделить сортообраз-цы из Франции, Болгарии, Чехии, Венгрии, России, имеющие хорошие технологические качества зерна и полезные хозяйственно-ценные признаки (таблица 3). Они обладают интенсивным темпом начального роста, а некоторые и темпом весеннего отрастания, хорошей продуктивностью. Однако, французские сорта более склонны к полеганию, но имеют полевую резистентность к карликовой ржавчине и сетчатой пятнистости. Сорта Жерун и Премьер в слабой степени поражаются мучнистой росой, но значительно превосходят стандартный сорт Михайло по устойчивости к карликовой ржавчине. У сорта Plaisant средняя толерантность к болезням сочетается с высокой продуктивностью, близкой к стандарту. Наибольший интерес представляют образцы озимого двурядного ячменя Omega, 315-1/Обзор, Sonata/305-44-1, которые были использованы в гибридизации как источники комплексной устойчивости к листостебельным болезням. Продолжительность вегетационного периода (всходы - колошение) сорто-образцов коллекции варьировала в пределах от 212 до 216 дней. Высота растений изучаемого коллекционного материала незначительно отличалась от стандарта и составила 95-110 см. Урожайность зерна коллекционных сортообразцов зависела от перезимовки и варьировала от 41,1 до 59,8 ц/га.

Таблица 3 - Характеристика коллекционных образцов озимого ячменя по хозяйственно-ценным признакам

Краснодар, КНИИСХ, 2001-2002 гг.

Разно Происхо- Темп Темп Зи- Моро- Продол- Устойчивость*, балл Вы- Урожай-

вид- ждение рос- отрас- мос- зостой- житель- муч- кар- сет- поле- сота ность,

Сорт, линия ность та, балл тания, балл той-кость, балл кость, % (-12°С) ность вег. периода (от вех. до кол.) нистой росе ликовой ржавчине чатой пятнистости ганию расте ния, см ц/га

Михайло - ст. par Россия 7,1 7,5 8 65 214 7,7 5,3 7,5 8 100 60,2

Sumo pal Франция 7,9 8,8 4,5 15,8 213 7,8 5,2 8 4,7 103 49,4

Жерун pal Болгария 8 8 5 12,7 212 6,9 8 7,6 6,5 99 55,4

Экспресс pal Франция 8 8 4,5 18 216 5,5 7,7 7,6 4,5 110 48,6

Plaisant pal Франция 7,9 7,6 5,5 43 213 7 7 6,3 7 105 59,8

Премьер nut Россия 8,5 7,5 5,5 40,9 212 7,1 7,9 7 6,6 102 54,1

Мироновский 87/329-1 pal Россия 8 7 6 39 213 6 5,5 7,3 6,5 97 52,4

Kromir pal Чехия 8 7,8 5 42 213 6,9 6,5 7,2 6 95 41,1

Бастион/Радикал//Биргиг pal Россия 7,9 7,9 8 70,3 213 5,1 5,3 6,8 7,2 101 53,3

Omega nut Венгрия 8 7 6,9 26,4 212 7,7 6,2 7 6,3 98 53,2

315-1/Обзор nut Россия 8 8 7 67 212 8,0 5,4 6,8 7,9 105 54

Sonata/305-44-1 nut Россия 8 7,8 6 59 213 8,5 5,5 6,7 7 104 51,7

НСРо.05 0,38 0,52 0,52 2,18 1,94 0,35 0,43 0,28 0,51 2,93 1,41

Lim коллекции 41,1-59,8

Хср± Sx 52,4+1,4

V,% 9,03

* - УП - устойчивость, балл: 1 - низкая, 5 - средняя, 9 - высокая.

Основной задачей для дальнейшей селекционной работы с коллекционным материалом являются показатели технологических качеств зерна, общая характеристика которых приведена в таблице 4.

Таблица 4 - Технологические показатели качества зерна образцов озимого ячменя, Краснодар, КНИИСХ, 2001-2002 гг.

Показатель Содержание белка, % Экстрактивность, % Пленча тость, % Крупность, % Прорастаемость, %

на 3-й день на 5-й день

Min в опыте 11,1 77,5 8,1 80 92,5 96,9

Мах в опыте 12,1 79,0 8,9 94 97,3 99

X ср ± Sx 11,5 ±0,09 78,4±0,12 8,5±0,07 86,7±1,5 94,9±0,6 97,5±0,5

V,% 2,8 0,6 3,0 6,0 2,2 1,7

Результаты анализа показали, что содержание белка всех изучаемых сорто-образцов находилось в пределах норматива - 11,1-12,1 %, со средним значением 11,5 %. Варьирование этого признака составило V= 2,8%. Низким содержанием белка отличались многорядные рыхлоколосые сортообразцы (Sumo, Жерун, Экспресс, Plaisant, Kromir, Бастион/Радикал//Биргит, Мироновский 87/329-1). По признаку экстрактивность среди изучаемых сортов и линий существенной разницы не обнаружено. Значения по указанному признаку были близкими и в среднем составили 78,4 %. Наибольшей изменчивостью обладает признак крупность зерна, V=6,0 %. Максимальными значениями крупности зерна характеризуются сорта и линии разновидности nutans (315-1/Обзор; Sonata/305-44-1; Премьер) 90-94 %. По двум признакам (энергия прорастания и способность к прорастанию) результаты наших исследований не показали значительную сортовую специфику и свидетельствуют о том, что высоким уровнем энергии и способности прорастания обладают все изучаемые сортообразцы.

Изучение коллекции позволило нам выявить потенциальные возможности образцов, установить связь отдельных элементов структуры с урожайностью. В разрезе коллекционных образцов озимого ячменя количество продуктивных стеблей варьировало от 420 до 544 штук на 1 м2. По этому показателю выделились Sumo, Жерун, Plaisant, Премьер, Omega, 315-1/Обзор. Высокое количество стеблей они сформировали за счет продуктивной кустистости и числа сохранившихся растений к уборке. Кустистость изучаемых образцов колебалась от 1,2 до 2,2, со средним значением 1,7 побега на растение (таблица 5).

Продуктивность главного колоса коллекционных сортообразцов варьировала от 0,82 до 1,36 грамм. Самые высокие значения по этому признаку отмечались из многорядных сортообразцов: (Бастион/Радикал//Биргит, Kromir, Plaisant), в дву-рядных - 315-1/Обзор и Sonata/350-44-1. Остальные образцы были в основном среднезерными. Количество зерен в главном колосе изменялось в многорядных от 30,1 до 44,8 шт., в двурядных - 19,7-22,2 шт., что говорит о хорошем потенциале урожайности образцов. Отмеченные образцы имели хорошую массу 1000 зерен

(41,1-51,7 г). Наибольшей массой 1000 зерен характеризовались двурядные сорто-образцы 315-1/Обзор, 5опа1а/305-44-1 (47,5; 51,7 г.) соответственно. Из многорядных сортоообразцов выделилась линия Бастион/Радикал//Биргит с массой 1000 зерен 45,6 грамм.

Таблица 5 - Элементы структуры урожая озимого ячменя, Краснодар, КНИИСХ, 2001-2002 гг.

Признак Min в опыте Мах в опыте X ср ± Sx V, % Максимальное проявление признака

Количество продуктивных стеблей, шт./м2 420 544 504,7±12,8 8,8 Sumo, Жерун, Plaisant, Премьер, Oméga, 315-1/Обзор

Продуктивная кустистость, шт./растений 1,2 2,2 1,7±0,09 19,1 Plaisant, Премьер, Sonata/350-44-1, 315-1/Обзор, Басгаон/Радакал //Биргиг

Масса 1000 зерен, г 35,3 51,7 41,8±1,4 11,7 Премьер, Oméga, Бастион/Радикал //Биргит, 315-1/Обзор, Sonata/350-44-1

Масса зерна гл. колоса, г 0,82 1,36 1,21 ±0,04 13,8 Plaisant, Kromir, Басшон/Радикал// Биргиг, Мироновский87/329-1

Количество зерен гл. колоса, шт. 19,7 45,1 33,1±3,0 31,7 Бастион/Радикал //Биргиг, Kromir, Plaisant.

С помощью корреляционного анализа отмечена сильная сопряженность урожайности с продуктивной кустистостью (г = 0,78), и массой зерна с одного растения (г = 0,76) (таблица 6).

Таблица 6 - Коэффициенты корреляции урожайности озимого ячменя с основными элементами структуры урожая, Краснодар, КНИИСХ, (2001-2002 гг.)

Коррелируемые с урожайностью зерна признаки: Коэффициент корреляции (r±sr) Критерий существенности Коэффициент детерминации, % (г2)

^г факт. ^г теор.

Продуктивная кустистость шт./растений 0,78±0,198 3,9 2,20 61

Количество продуктивных колосьев(на 1 м2) 0,59±0,255 2,3 2,20 35

Масса зерна с главного колоса (г) 0,51±0,272 2,4 2,20 26

Масса зерна с одного растения (г) 0,76±0,205 3,7 2,20 58

Следовательно, признаки (продуктивная кустистость; масса зерна с одного растения) в данных условиях являются ведущими элементами структуры урожая, по которым необходимо проводить отбор селекционного материала. Отмечена средняя зависимость урожайности с количеством продуктивных колосьев на 1 м2 (г = 0,59) и массой зерна с главного колоса (г = 0,51)

В процессе изучения нам удалось выделить 5 сортообразцов с лучшими показателями хозяйственно-ценных признаков. Целенаправленное включение их в селекционный процесс позволило нам создать ценный исходный материал. Ярким примером может служить гибридная комбинация - 8опа1а/305-44-1, которая дала начало новому сорту озимого двурядного ячменя Сармат. Наряду с пивоваренными качествами сорт Сармат обладает полевой устойчивостью к листо-стебельным заболеваниям, а по урожайности не уступает многорядному районированному сорту (таблица 7).

Таблица 7 - Результаты испытания сорта озимого пивоваренного ячменя Сармат, Краснодар, КНИИСХ, 2002 г.

Сорт Масса 1000 зерен, г Устойчивость к *, балл Белок, % Экстрактивность, % Урожайность, ц/га

E.g. P. h. P.t.

Михайло, ст. 39,2 7,0 6,3 7 10,5 76,1 57,0

Сармат 52,2 8,0 7,2 7,5 11,0 78,9 54,0

НСР о,05 3,0 0,58 1,91 1,35

* - устойчивость к болезням: Е. g. - Erysiphe graminis (мучнистая роса); P. h. - Puccinia hordei (карликовая ржавчина); P. t. - Pyronophora teres (сетчатый гельмин-тоспориоз) балл: 1 - слабая, 5 - средняя, 9 - высокая.

Этот сорт значительно превосходит стандарт Михайло по устойчивости к болезням, имеет хорошие значения по белку - 11,0 %, высокую массу 1000 зерен -52,2 грамма, хорошую экстрактивность - 78,9 %. К тому же урожайность его близка (95 %) к уровню многорядного районированного сорта Михайло.

Как показал 2003 год, зимостойкость изучаемых линий недостаточна, чтобы гарантировать стабильные урожаи. Сорт Сармат удовлетворительно перезимовал только в южно-предгорной зоне Краснодарского края.

Сложные погодные условия 2002-2003 сельскохозяйственного года позволили провести детальную оценку зимостойкости исходного материала, полностью выбраковав слабозимостойкие сорта и линии. Однако нам удалось выделить в контрольном питомнике несколько выровненных по морфологическим признакам высокоморозостойких линий двурядного ячменя (таблица 8).

Таблица 8 - Характеристика двурядных линий озимого ячменя в контрольном питомнике, Краснодар, КНИИСХ, 2003 г.

Разно- Зимо- Морозо- Дата Высота УП/' Уро-

Сорт/линия вид- стой- стой- колоше- расте- балл жаи

ность кость, балл кость*, % ния, май ния, см. кг/дел. (5 м2)

Михайло ст. par 6 35 16 75 9,0 3,8

Сармат ст. nut 6 25 15 85 8,0 3,9

315Юбзор//304-4-9-1 nut 6 28 15 85 8,0 4,0

315/Обзор//344-4 er 7 41 17 85 9,0 4,1

337-2/Тим//304-4 nut 5 19 16 85 9,0 3,0

Bastion/337-2// Team nut 7 59 14 85 8,0 3,4

Foma 72 Music//Panola/3/ Радикал er 6 24 18 90 8,0 3,2

HCP 0,05 8,7

* - промораживание в ящиках при температуре -12 °С в течение 24 часов. ** УП - устойчивость к полеганию, балл.

Оценка перезимовки у них варьировала от 5,0 до 7,0 баллов. Хорошая зимостойкость этих линий подтверждается результатами искусственного промораживания растений в холодильных камерах, предварительно посеянных в ящиках. Особо следует отметить две линии: 315/Обзор//344-4, Bastion/337-2// Team, которые по морозостойкости и общей зимостойкости достоверно превысили стандартный сорт Михайло.

Экстремальные условия перезимовки существенно сказались на продолжительности вегетационного периода. В 2002-2003 сельскохозяйственном году он был самым продолжительным (258-265 дней), т.к. потребовался длительный период восстановления вегетативных органов. Выше перечисленные факторы сказались на высоте растений. Все изучаемые линии в этом году представлены низкорослыми формами, высота которых варьировала от 75 до 90 см, что благоприятно отразилось на полевой устойчивости растений к полеганию. У выделившихся по зимостойкости двурядных линий был получен урожай от 3,0 кг/дел. (337-2/Тим//304-4) до 4,1 кг/дел. (315/Обзор//344-4). Наибольший урожай обеспечили две линии озимого ячменя: 315/05зор//304-4-9-1 - 4,0 кг/дел. и 315/Обзор//344-4- 4,1 кг/дел. Превышение над многорядным сортом Михайло составило 0,2 - 0,3 кг с делянки.

При этом мы констатируем, что выделившиеся линии обладали крупным зерном и высокими пивоваренными качествами.

В 2004 году с линиями, показавшими высокие результаты в экстремальных условиях было проведено 24 комбинации скрещивания. Детальному описанию подвергли 9 гибридных комбинаций.

3.2 Наследование признаков в F,

Знание законов наследования признаков является основой для любой селекции, так как их раскрытие позволяет управлять наследственностью и изменчивостью для получения нужных рекомбинаций растений. Трудность селекционного процесса по подбору родительских форм для гибридизации заключается в том, что количественные признаки гибридов ячменя могут наследоваться по-разному и ориентирование на отдельные показатели без использования дополнительных математических методов приводит к ошибкам при отборе. В связи с этим мы проводили анализ гибридов F,-F2 и их родительских форм с целью изучения наследования по хозяйственно-ценным признакам и определяли коэффициент доминирования (таблица 9).

Результаты определения типа наследования признака «продуктивная кустистость» показывают на то, что большинство гибридов F] наследуются по типу сверхдоминирования по 8 гибридам. При скрещивании линии Bastion/337-2 /ЛГеат с сортом Сармат-3 наблюдалось частичное доминирование более низкого выражения признака.

Признак «количество зерен с растения» тесно связан с продуктивностью зерна, поэтому при селекции на высокую урожайность ему необходимо уделять основное внимание. В наших исследованиях наследование количества зерен с растения в гибридах F, изменялось от сверхдоминирования до депрессии. В большинстве гибридов более характерным для наследования этого признака являлось проявление гетерозиса (hp = 1,3 до 10,5). Наибольший эффект сверхдоминирования выявлен в гибриде Bastion/337-2//Team х Loran (hp=10,5). Частичное доминирование родителя с меньшим количеством зерен с растения установлено в гибридной комбинации Сармат-3 х Foma72Music//Panola/3/Radical. Депрессия признака (hp= -0,2) отмечена в скрещивании линии 315/Обзор//334-4 с сортом Зимур.

В наших опытах гетерозис по массе 1 ООО зерен наблюдался во всех комбинациях (hp =1,1-5,6). Направленность такого наследования объясняется доминированием крупнозерности над мелкозерностью.

Масса зерна с колоса относится к числу наиболее важных признаков, с помощью которого можно увеличить продуктивность озимого ячменя. В зависимости от комбинации масса зерна с колоса наследовалась по типу сверхдоминирования, частичного доминирования и депрессии. Эффект сверхдоминирования выявлен в гибридах: Bastion/337-2//Team х Сармат-3 и Сармат-Зх Foma 72 Music// Ра-nola/3/Radical (hp=l,5-6,0). В трех гибридах: 315/Обзор//334-4 х Loran; 315/Обзор//334-4 х Bastion/337-2//Team; 315Юбзор//304-4-9-1/3 х Самсон отмечали частичное доминирование более низкого выражения признака (hp =0,1-0,3). В четырех гибридных комбинациях, полученных от скрещивания двурядных форм с многорядными образцами наблюдалась депрессия изучаемого признака от -0,6 до-1,6.

Таблица 9 - Наследование морфологических и хозяйственно-ценных признаков в гибридах Р,, по величине доминантности, Краснодар, КНИИСХ, 2005 г.

Гибрид Высота, см Общая кустистость, шт. Продуктивная кустистость, шт. Количество зерен с растения, шт. Масса зерна с растения, г Масса зерна с колоса, г Масса 1000 зерен, г Урожай зерна, кг/дел.

Ва5Иоп/337-2//Теаш х Сармат-3 4,2 0,4 0,4 1,3 1,5 6 5,6 0,3

Ва$иоп/337-2//Теат х Ьогап 1,7 5,4 4,3 10,5 6,3 -1,6 1,1 -2

СармаТ-3 х Рота 72Мих1с//Рапо1а/ЗЛ1а(31са1 2,6 0,5 3 0,4 3 1,5 3,6 3

315/Обзор//334-4 х Зимур 2,0 0,3 1,1 -0,2 4,0 -0,6 1,3 -1,5

315/Обзор//334-4 х Ьогап 0,9 2,2 2,8 3,3 11,0 0,1 1,5 5,5

315/Обзор//334-4 х ВазПоп/337-2//Теат 0,98 2 6 2,9 7 0,3 2,9 И

315/Обзор//334-4 х Сармаг-3 2,0 4 10 2,2 9 -0,7 2,0 10

Ьогап х 315/Обзор//334-4 0,5 5,3 6,2 4,9 35,0 -0.9 0,2 -1

315/05зор//304-4-9-1 /3 х Самсон 2,3 1,2 1,03 1,4 16,3 0,1 2,3 1

Масса зерна с растения является интегральным показателем продуктивной кустистости и массы зерна с колоса. Варьирование значений этого признака, в зависимости от гибридной комбинации, в Fj составило 4,7-15,0 г. Самая высокая масса зерна с растения была в комбинациях, полученных от скрещивания разных разновидностей (315/Обзор//304-4-9-1/3 х Самсон; Loran х 315/Обзор//334-4; 315/Обзор//334-4 х Loran). При изучении наследования этого признака в F|, мы наблюдали эффект сверхдоминирования, значения которого изменялись от 1,5 до 35,0. Наиболее сильно он проявился у гибрида Loran х 315/Обзор//334-4, за счет большего количества продуктивных побегов (hp = 35,0). Проявление гетерозиса по продуктивности отмечается значительно реже, чем по другим признакам и достигается при наличии гетерогенности по всем или большинству количественных признаков, определяющих урожай. Особую ценность в наших опытах представляют гибриды, проявляющие высокий гетерозисный эффект hp = от 3 до 11.

Большое значение, особенно при селекции сортов интенсивного типа, имеет высота растений, с которой связана не только устойчивость к полеганию, но и, в известной степени, продуктивность. Растения F, чаще всего обладали высокорослостью или же занимали положение между родительскими формами.

Так, у гибрида Loran х 315/Обзор//334-4 проявилось полудоминирование высокорослого родителя (hp =0,5). Неполное доминирование отмечалось в гибридных комбинациях (315/Обзор//334-4 х Loran; 315/Обзор//334-4 х Bastion/ 337-2 //Team). Сверхдоминирование признака наблюдалось в шести гибридах (hp =1,7-4,2).

Следует отметить, что значительная изменчивость по продуктивной кустистости, количеству и массе зерна с растения дает основание ожидать, что среди расщепляющихся потомств F2-F5 отбор по этим признакам будет эффективен.

3.3 Наследование и изменчивость признаков гибридов F2

Второе поколение гибридов характеризуется большим разнообразием изменчивости по морфологическим признакам и представляет собой результат бурно развивающегося эволюционного процесса, направленного на повышение рекомбиногенеза генов, трансгрессии. При этом успех селекции во многом зависит от принципов браковки гибридов Ft, Fz и расщепляющихся потомств. Отбор растений в F2 проводится еще исключительно по фенотипу. Поэтому в этом поколении мы обращали больше внимания на морфологические различия, чем на высокую общую продуктивность. Во втором поколении гибридов отмечено расщепление по высоте растений, элементам продуктивности. Для изучения генетического контроля признака высоты растений нами проведен гибридологический анализ гибридов второго поколения, полученных от скрещивания различающихся по высоте сортов и линий озимого ячменя. В результате по данному признаку выявлены следующие закономерности: при скрещивании среднерослых форм с низкорослыми чаще всего получено расщепление 3:1, то есть наблюдалась моногенная схема наследования с доминированием больших значений признака.

На графике это выражается кривыми частот родительских форм и гибридов (рисунок 1).

Высота, см

—А—В эбйоп/З 3 7-2//Теаш —■ — Вайюп/337-2//Теат х Сармат-3 • Сармат-3

Рисунок 1 - Распределение частот высоты растений в комбинации Ваз1юп/337-2//Теат х Сармат-3 и его родительских форм

Такой же тип наследования и число генов контролирующих передачу признака наблюдалось в комбинации 315/Обзор//334-4 х Ьогап. Кривая распределения гибрида находится в одном классе с вершиной среднерослого родителя (Ьогап), что говорит о полном доминировании больших значений признака. На долю низкорослого родителя (315/Обзор//334-4) приходится 1/4 всех частот гибрида, то есть имеет место расщепление 1:3, а значит, наследование данного признака в этой комбинации является моногенным (рисунок 2),

70-80 80-90 90-100 100-110 110-120 >120 Высота, см

♦ 1 315/Обзор//334-4 —■ — 315/Обзор//334-4х Loran —*—Loran

Рисунок 2 - Распределение частот высоты растений в комбинации 315/Обзор//334-4 х Loran и его родительских форм

При скрещивании сортов из одной группы часто наблюдается совпадение конфигураций гибрида и его родительских форм, что свидетельствует об отсутствии различий между ними по аллельному состоянию генов, например в гибриде Сармат-3 х Foma 72Music//.../Radical (рисунок 3).

70-80 80-90 90-100

Высота, см

• Сармат-3 — Сармат-3 х Foma 72 Music//../Radical 1 'А ■" Foma 72 Music//...Radical

Рисунок 3 - Распределение частот высоты растений в комбинации Сармат-3 х Foma 72Music//.../Radical и его родительских форм

Изучение изменчивости признаков количества зерен и масса зерна с колоса выявило широкую амплитуду вариабельности признаков. Во всех комбинациях скрещиваний отмечены как минимальные, так и максимальные значения. По количеству зерен с колоса изучаемые гибриды Р2 различались в значительной степени от 15 до 60 шт., коэффициент вариации при этом составил 16,5-36,3 %. Трансгрессивные формы по количеству зерен в колосе выявлены во всех гибридных популяциях Р2. В зависимости от комбинации степень трансгрессии изменялась от 4,3 до 31,0 %, с частотой проявления от 6 до 15 %. Самая высокая степень трансгрессии отмечена в гибридной комбинации 315/Обзор//344-4-х Сармат-3 (Тс = 31 %, а Тч = 15 %).

Полученные нами коэффициенты изменчивости массы зерна с колоса в гибридах Р2 позволяют отнести ее к категории средневарьирующих признаков. Коэффициент вариации в зависимости от комбинации составил 3,7-20,5 %. Наименьшее варьирование признака масса зерна с колоса отмечалось в четырех гибридных комбинациях, полученных в скрещиваниях с двурядным ячменем: Вазйоп/337-2//Теаш х Сармат-3; 315/Обзор//334-4 х Сармат-3; Сармат-3 х Рота 72М1Шс//Рапо1а/3/1Ы1са1; 315/Обзор//334-4 х ВазПоп/337-2//Теат и находилась в пределах У=3,7-5,7 %. Самое значительное варьирование получено в комбинации 315/Обзор//334-4 х Зимур - V = 20,5 %.

Варьирование признаков в Р2 целесообразно использовать при отборе растений для селекционного питомника. При отборе линий, устойчивых к полеганию, мы обращали внимание на сочетание признаков, определяющих продуктивность растения (число и масса зерна с колоса).

IV РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ

В процессе селекционной работы создано в соавторстве 2 новых сорта озимого ячменя, которые внесены в Государственный реестр РФ и допущены к использованию в производстве.

4.1 Результаты испытания новых сортов озимого ячменя

Сорт Кондрат создан методом внутривидовой гибридизации путем многократного отбора из комбинации скрещивания линий К - 273-1 и К - 262-1. Ботаническая разновидность - маг. рага11е1ит Коегп. Колос плотный, шестиряд-ный, ости зазубренные, после выколашивания имеют антоциановую окраску, в период созревания — соломенно-желтые. Зерно средних размеров, удлиненной формы. Число зерен в колосе 56,2 шт, у стандартного сорта Михайло - 46,9 шт. Растения хорошо кустятся, стебель прочный, устойчивый к полеганию, высотой 85-105 см.

Кондрат относится к группе среднеспелых сортов (230-250 дней), созревает в одно время со стандартом. В полевых условиях новый сорт обладает высокой устойчивостью к твердой и пыльной головне, по восприимчивости к карликовой ржавчине и сетчатому гельминтоспориозу превосходит Михайло, выше средней степени поражается мучнистой росой. По зимо-морозостойкости равен сорту Михайло.

Масса 1000 зерен за годы изучения (2001-2003 гг.) у сорта Кондрат составила 33-38,0 г, у стандарта - 32-39, содержание белка в зерне 11,0 % и 10,8 соответственно. Новый сорт обладает высокой зерновой продуктивностью. За годы изучения в конкурсном сортоиспытании Краснодарского НИИСХ (2001-2003 годы) он сформировал 65,2 ц/га, превысив стандарт на 5,2 ц/га. Однако по ряду показателей сорт Кондрат не соответствует требованиям для использования его, в целях пивоварения.

Озимый ячмень Платон создан методом внутривидовой гибридизации. Элитное растение отобрано из комбинации скрещивания мутантной линии 65М2 (Монолит + НЭМ 1:2000 - 12 ч.) с линией К-320-17 (268-1 /Радикал). Ботаническая разновидность - хаг. рага11е1ит Коегп. Колос плотный, шестиряд-ный, ости длинные, соломенно-желтого цвета, зерно полуудлиненной формы средней крупности. Щетинка у основания зерна длинновойлочная. Куст прямостоячий, все листья в розетке вертикально ориентированы.

Относится к группе среднеспелых сортов. Выколашивается на 1-2 дня раньше сорта Михайло, но созревает с ним одновременно. Стебель средней толщины, прочный, устойчивый к полеганию. Высота растения равна стандарту Михайло (80-100 см). Зимостойкость средняя.

Платон формирует хорошо выполненное, крупное для многорядного плотного сортотипа ячменя зерно (масса 1000 зерен в КСИ составила 42,8 г, в размножении 48,6 г). Хорошие показатели по содержанию белка в зерне (11,2-11,8), экстрактивности 76,8-77,8 %, пленчатости 8,0-9,2 % позволяют использовать сорт Платон в качестве сырья для пивоваренной промышленности.

Сорт обладает высокой зерновой продуктивностью, обеспечивающейся как количеством колосьев, так продуктивным для многорядного сортотипа колосом. Масса зерна с колоса в среднем составляет 1,45 грамма варьируя от 1,07 до 1,84 г. Количество зерен в колосе составило 54,5 изменяясь от 45,6 до 63,3 штук. В среднем за три года изучения в конкурсном сортоиспытании при урожайности : 69,1 ц зерна с 1 га сорт Платон превысил стандартный сорт в КНИИСХ на 7,8 ц/га, на Северо-Кубанской опытной станции на 11,7 ц/га.

19

4.2 Агротехнические особенности выращивания новых сортов озимого ячменя в Краснодарском крае

Повышение урожайности и ее стабилизация по годам может быть достигнута при условии совершенствования элементов технологии. С этой целью были проведены исследования по изучению сроков посева, норм высева семян по разным предшественникам. В опытах использовали новые сорта озимого ячменя: Кондрат, Платон в сравнении со стандартом Михайло. Наиболее существенное влияние на урожайность изучаемых сортов озимого ячменя оказали нормы высева семян, которые изменялись от 2 до 8 млн. всхожих зерен на 1 га. В благоприятных погодно-климатических условиях наилучшие результаты сорта Кондрат были отмечены на варианте с нормой высева 4-5 млн. всхожих зерен на гектар, прибавка составила 3,0 ц зерна с 1 га. Такая же закономерность наблюдалась и у стандартного сорта Михайло. А сорт Платон характеризовался максимальной урожайностью в 76,0 ц/га при посеве 3 млн. всхожих семян.

В условиях засушливой осени (например, 2004 г.), когда период кущения был минимальным, урожайность озимого ячменя определялась количеством продуктивных стеблей на 1 м2. В этом случае норма высева имела решающее значение, что и подтверждается результатами наших исследований.

Так, сорта Михайло и Кондрат повышали продуктивность в среднем на 5,0 и 1,1 ц/га с увеличением нормы высева до 6 млн. всхожих зерен на гектар. В свою очередь, сорт Платон характеризовался повышенной урожайностью на варианте 4 млн. всхожих зерен, что объясняется, его низкой фотопериодической чувствительностью и способностью расти и развиваться на коротком световом дне. При дальнейшем загущении посевов наблюдалось снижение продуктивности растений на 1,4-2,9 ц/га.

Таким образом, при благоприятных условиях осенне-зимнего периода повышение урожайности за счет увеличения нормы высева не происходит или увеличивается незначительно. Если по причине сухой осени или поздних сроков посева всходы ячменя достоверно появятся поздно, то в этих случаях норму высева целесообразно увеличить на 15-20 %. На основании наших исследований можно сделать заключение, что в местных почвенно-климатических условиях оптимальной нормой высева для сортов озимого ячменя можно рекомендовать 4,0-4,5 млн. всхожих семян на гектар.

Важным агрономическим признаком сорта является его реакция на срок посева, что существенно влияет на зимостойкость и устойчивость к болезням. При изучении реакции сортов озимого ячменя на срок посева в течение трех лет удалось установить некоторые закономерности. В оптимальные по количеству осадков и температуры воздуха годы (2002-2004 гг.) изучаемые сорта озимого ячменя, высеянные во второй срок оказались более урожайными, превысив первый срок на 11,2-13,5 ц/га, сорт Михайло - на 8,1 ц/га. Сорт Михайло, обладая низким темпом роста, требует большего периода для формирования необходимой биомассы, тем самым сильнее реагируя на второй срок посева, снижая урожайность в среднем за два года на 0,9 ц/га.

В засушливый год (осень 2004 г.) всходы на 1 сроке появились толькр на 18-й день после посева. При проведении второго срока посева в более позд-

20

ние сроки (18 октября) урожайность многорядных сортов (Кондрат, Платон, Михайло) оказалась ниже на 12,1 ц/га, чем при посеве 28 сентября (первый срок).

В 2004 году сорта озимого ячменя изучались по различным предшественникам, вследствие чего урожайность зерна заметно различалась. Наибольшая урожайность изучаемых сортов получена по непаровому предшественнику -горох, убранный на зерно. Новые многорядные сорта по этому предшественнику превысили стандарт на 6,4 и 5,3 ц/га. В среднем прибавка урожайности от размещения сортов озимого ячменя по гороху на зерно в сравнении с другими предшественниками составила 10,7 ц/га. По колосовому предшественнику со сравнительно невысоким уровнем плодородия почвы, урожайность изучаемых сортов была значительно ниже - на 12,3-16,9 ц/га. Урожайность сортов озимого ячменя, высеваемых по сидерату в среднем составила 68,5 ц/га, что на 12,3 ц/га выше колосового предшественника. Наибольшую урожайность зерна по этому предшественнику отмечали у сорта Платон, прибавка в среднем составила 9,7 ц/га, превысив Кондрат на 5,2 ц/га, стандарт Михайло - на 14,8 ц/га. В целом по опыту отмьчеи высокий адаптационный потенциал сортов Кондрат и Платон, который способствует максимальной реализации возможной зерновой продуктивности не только по лучшим предшественникам, но и после колосовых.

Таким образом, с помощью агротехнических приемов и с учетом биологических особенностей новых сортов можно в значительной степени увеличить и стабилизировать валовые сборы зерна озимого ячменя.

ВЫВОДЫ

1. Эффективным методом создания исходного материала для селекции сортов озимого ячменя, пригодного для пивоварения является внутривидовая гибридизация. Родительские формы для скрещивания следует подбирать на основе эколого-географического принципа, по элементам структуры урожая, по продолжительности отдельных фаз вегетации, на основе различий в устойчивости к болезням, по результатам технологических качеств зерна.

2. За годы исследований нами была выявлена высокая положительная зависимость между зимостойкостью и морозостойкостью (г = 0,76). В годы с мягкими зимами (2000-2002гг.) выявлена обратная связь между зимостойкостью и урожайностью (г = -0,49). Это говорит о том, что высокий урожай могут формировать сорта с невысокой зимостойкостью. Зимостойкость отрицательно коррелирует с устойчивостью к полеганию растений (г = -0,38), следовательно, морозостойкие сорта склонны к полеганию. Установлена средняя корреляционная связь между устойчивостью к полеганию и урожайностью (г = 0,62), высотой растений и продолжительностью вегетационного периода (г = 0,51). Эти связи мы учитывали при подборе родительских пар для создания новых сортов с комплексом хозяйственно-ценных признаков.

3. Корреляционный анализ между урожайностью и количеством продуктивных колосьев на кв. м. показал наличие средней положительной связи (г = 0,59). Более тесная зависимость установлена с основными элементами струк-

туры урожая: продуктивной кустистостью (г = 0,78) и массой зерна с растения (г = 076). Следовательно, в наших условиях отбор на продуктивность необходимо вести по этим двум признакам.

4. Белковость зерна оказывает значительное влияние на экстрактив-ность и количество крахмала, так как его содержание в зерне находится в обратной зависимости с этими признаками, изменяясь по годам (г = -0,15...г = -0,45). В благоприятные годы наблюдается более высокая отрицательная связь (г = - 0,76) между данными признаками. Установлена слабая и средняя отрицательная корреляционная зависимость между урожайностью и содержанием белка (г = - 0,28...- 0,70), а также между массой 1000 зерен и количеством белка (г = - 0,18...- 0,44). Отмечена зависимость между массой 1000 зерен и экстрак-тивностью (г = 0,18... 0,69), что подтверждает ранее установленную закономерность: чем крупнее зерно, тем выше его плотность и, следовательно, больше запас питательных веществ. Повышение пленчатости приводит к снижению экс-трактивности в зерне, что доказано корреляционной сопряженностью (г = -0,21...-0,69).

5. Для простых гибридов в первом поколении характерен промежуточный фенотип. По высоте растений и продолжительности вегетации у гибридов преобладает наследование позднеспелости и высокорослости. Но может проявляться скороспелость и низкорослость в зависимости от генотипа родительских форм. Степень доминирования и его направление, по каждому из изученных признаков, зависело от конкретной комбинации. Наследование в изученных гибридах изменялось от сверхдоминирования до депрессии. В наследовании массы 1000 зерен депрессии в изученных гибридах не наблюдалось.

6. В гибридах второго поколения наблюдается широкий спектр фенотипической изменчивости по всем признакам, возникают новообразования в результате рекомбинации генов. По высоте растений, количеству зерен в колосе и массе зерна с колоса имеют место четко выраженные отрицательная и положительная трансгрессии.

7. Эффективность отбора из гибридной популяции 315Юбзор//304-4-9-1/3 х Самсон по четырем основным признакам продуктивности растений была различной и изменялась от 4,2-40,6 %. Растения двурядного ячменя оказались более продуктивными в сравнении с многорядными, частота их встречаемости составила 8,3 %. Отобрано 13 лучших растений с комплексом хозяйственно-ценных признаков и свойств, 6 из которых - растения двурядного ячменя, которые сочетают высокую продуктивность с крупностью зерна в 53,3-59,6 грамм, что делает их весьма ценными для селекции на пивоваренное направление. Таким образом, эффективность отбора составила 6,7 %.

8. Линии 315/Обзор//334-4; Bastion/337-2//Team; 315/Обзор//3 04-4-9-1/3 определены как экологически стабильные с высокими показателями качества зерна и комплексом признаков, приближающихся к стандартному сорту пивоваренного направления Сармат.

9. Разработаны элементы сортовой агротехники для новых сортов озимого ячменя. Лучшим предшественником определен горох, убранный на зерно. Оптимальным сроком посева в центральной зоне Краснодарского края

22

является первая декада октября с нормой высева 4,0-4,5 млн. всхожих зерен на гектар.

10. За время работы выведены в соавторстве 2 сорта озимого ячменя, (Кондрат, Платон), которые занесены в Государственный реестр РФ и допущены к использованию в производстве.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ И ПРОИЗВОДСТВУ

1. При создании новых высокопродуктивных сортов двурядного озимого ячменя в условиях Краснодарского края рекомендуется использовать в гибридизации большое разнообразие исходного материала с комплексом хозяйственно-ценных признаков и надежной зимостойкостью.

2. Для получения высокоадаптивных сортов озимого ячменя необходимо использовать тесные корреляционные связи таких признаков, как морозози-мостойкость, продуктивность, устойчивость к полеганию и болезням, содержание белка.

3. Линии 315/Обзор//334-4; Bastion/337-2//Team; 315/06зор//304-4-9-1/3 рекомендуются для направленной селекции, как экологически стабильные с высокими технологическими показателями качества зерна.

4. Рекомендуем внедрять в производство первый сорт озимого двурядного ячменя - Сармат, предложенный к использованию в РФ с 2006 года, и сорта многорядного ячменя Кондрат и Платон, внесенные в Госреестр в 2006 и 2009 гг. соответственно.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в ведущих научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК РФ на соискание ученой степени кандидата наук:

1. Герасимова, А.И. Оценка пивоваренных качеств сортов озимого ячменя / А.И. Герасимова // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2009. - № 6. - С. 60-62.

Материалы научно-практических, международных конференций, аналитических сборников:

2. Герасимова, А.И. Исходный материал для селекции озимого ячменя пивоваренного направления / А.И. Герасимова // Материалы 4-й региональной науч.- практ. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» 28-29 ноября 2002 г. - Краснодар: КГАУ, 2002 - С. 14-16.

3. Герасимова, А.И. Перспективы повышения зимостойкости у сортов озимого ячменя пивоваренного направления / А.И. Герасимова // Материалы 5-ой региональной науч.- практ. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» 18-19 декабря 2003 г. - Краснодар: КГАУ, 2003 -С. 13-14.

4. Gerasimova, A.I. Barley Improvement For Malting Qualities / A.I. Gera-simova, S.A. Levshtanov, V.N. Suprunenko etc. // Современные проблемы генети-

ки, биотехнологии и селекции растений: сб. тез. II междунар. конф. Молодых ученых 19-23 мая 2003 г.-Харьков, 2003.-С. 138-139.

5. Gerasimova, АЛ. Barley Production and Research in Krasnodar Région / A.l. Gerasimova, V.M. Shevtsov, N.V. Serkin etc.//Barley Newsletter, 2003. - Vol.46. Режим доступа:

http://wheat.pw.usda.gov/pgpages/BarlevNewsletter/46/BNL46RUSS 1 .htm (26.02.2004).

6. Gerasimova, A.l. Barley Breeding for Disease Résistance in the North Caucasus/ A.l. Gerasimova, V.M. Shevtsov, N.V. Serkin etc. // Barley Newsletter,

2003.-Vol.46 Режим доступа:

http://wheat.pw.usda.gov/ggpages/BarlevNewsletter/46/BNL46RUSS2.htm

7. Герасимова, А.И. Селекционно-генетический потенциал улучшения ячменя по солодовенным качествам на Северном Кавказе / В.М. Шевцов, Н.В. Серкин, А.И. Герасимова и [др.] // Технология, селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: межвузовский сб. науч. тр. АЧГАА. - Зерноград,

2004. - Ч. 2: Селекция и семеноводство. ~ С. 35-40.

8. Герасимова, А.И. Пути повышения зимостойкости озимого пивоваренного ячменя / А.И. Герасимова, В.М. Чумак // Эволюция научных технологий в растениеводстве: сб. научн. тр. в честь 90-летия со дня образования КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко: В 4-х т. - Краснодар, 2004. - Т.2: Тритикале, ячмень, кукуруза.-С. 160-166.

9. Герасимова, А.И. Изучение линий озимого ячменя на пивоваренные качества / А.И. Герасимова // Развитие инновационных процессов в рисоводстве - базовый принцип стабилизации отрасли: мат. Всероссийской научно-практ. конф. 15-16 августа 2005 г. - Краснодар, 2005 - С. 241-243.

10. Сорта озимого и ярового ячменя Краснодарского НИИСХ им. П.П. Лукьяненко: каталог / В.М. Шевцов, Н. В. Серкин, Т. Е. Кузнецова и [др.]. -Краснодар, 2005. - 28 с.

11. Герасимова, А.И. Селекция двурядного озимого ячменя в условиях Краснодарского края / А.И. Герасимова, Н.В. Серкин, В.М. Чумак и [др.] // Современные принципы и методы селекции ячменя: сб.тр. междунар. науч.-практ. конф. - Краснодар, 2007. - С. 36-40.

12. Герасимова, А.И. Оценка сортов озимого ячменя для пивоварения / А.И. Герасимова, В.М. Короткое, П.П. Васюков // Материалы XVII междунар. симпозиума «Нетрадиционное растениеводство. Селекция. Охрана природы. Эниология. Экология и здоровье» 13-21 сентября 2008 г. - Симферополь, 2008. -С. 253-254.

Сорта ячменя, внесенные в Госреестр и переданные на Государственное

сортоиспытание

1. Сорт озимого ячменя Кондрат А.с. № 40662 РФ от 26.01.2006 г.

2. Сорт озимого ячменя Платон А.с. № 42736 РФ от 26.01.2009 г.

Подписано в печать 08.10.2010 г. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Офсетная печать Печ. л. 1 Заказ № 722 Тираж 100 экз._____

Отпечатано в типографии КубГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Герасимова, Анастасия Ивановна

ВВЕДЕНИЕ.

1 ЗНАЧЕНИЕ КУЛЬТУРЫ И ДОСТИЖЕНИЯ В СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ.

1.1 Народно-хозяйственное значение и распространение ячменя.

1.2 Основные морфологические признаки и биологические особенности ячменя.

1.3 Основные направления и методы селекции ячменя.

2 УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ, ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ

И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Почвенно-климатические условия проведения исследований.

2.2 Схема и методика исследований.

2.3 Исходный материал.

3 СЕЛЕКЦИЯ ОЗИМОГО ПИВОВАРЕННОГО ЯЧМЕНЯ.

3.1 Селекционно-генетический потенциал озимого ячменя по солодовенным качествам.

3.2 Оценка исходного материала для селекции.

4 ВНУТРИВИДОВАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ КАК МЕТОД СОЗДАНИЯ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ

4.1 Результаты гибридизации.

4.2 Наследование признаков в р!.

4.3 Гибридологический анализ.

4.4 Наследование и изменчивость признаков гибридов ¥2.

4.5 Отбор продуктивных растений для селекции сортов озимого ячменя

5 РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ.

5.1 Результаты испытания новых сортов озимого ячменя.

5.2 Агротехнические особенности выращивания новых сортов озимого ячменя.

ВЫВОДЫ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ

И ПРОИЗВОДСТВУ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Создание и изучение исходного материала озимого ячменя пивоваренного направления"

Актуальность темы. Пивоварение во всем мире имеет древние традиции. На Руси издавна многие крестьянские семьи готовили пиво высокого качества для собственного потребления.

За последние годы наукой доказано, что наиболее полезные свойства характерны для домашнего нефильтрованного пива. Оно содержит максимальное количество белков, способствующих самоочищению почек, печени и других внутренних органов человека. По данным Мюнхенского института пива, литр нефильтрованного напитка по своему оздоровительному воздействию на организм человека в 10 раз превосходит влияние такого же количества молока.

Производство пива в нашей стране значительно отстает от стран Западной Европы (Англия, Голландия, Дания, Германия), выпускающих ежегодно 250-300 л. на каждого человека (у нас 20-25 л.). Низкий уровень производства пива в России объясняется не только недостатком производственных мощностей, но и большим дефицитом высококачественного ячменного сырья, необходимого для стабильной работы пивоваренной промышленности (Глуховцев В.В., 1998). Поэтому потребности производства стимулируют развитие исследований по селекции, выращиванию качественного сырья и совершенствованию технологий пивоварения. Сорт выступает одним из мощных рычагов в технологиях производства зерна пивоваренного ячменя.

Поэтому главной задачей селекции в настоящее время является создание и улучшение сортов озимого ячменя с возможностью использования его зерна в производстве пива.

Цель и задачи исследований. Главная цель работы заключалась в создании и изучении исходного материала озимого ячменя по комплексу хозяйственно-полезных и технологических признаков качества зерна; выявлении и отборе перспективного материала, обладающего высокой продуктивностью, стабильностью генетического потенциала качества зерна, определяющегск пригодность для» пивоваренной*; промышленности, оптимально адаптированного к-местным условиям и создание на его основе новых сортов.

Для.достижения цели исследования-были поставлены задачи:

-1 провести оценку коллекционных образцов озимого ячменя применительно к основным проблемам; селекции? и отобрать лучшие: формы, обладающие: отдельными или. комплексом хозяйственно-ценных признаков;1, пригодных для пивоварения;

- установить сопряженность урожайности зерна с основными элементами со структуры, технологическими свойствами зерна и их варьирование в зависимости- условий; выращивания;

- создать и. изучить исходный материал- для направленной селекции по технологическим характеристиками качества зерна;

- изучить, наследование количественных признаков в гибридах Е^-Рг для использования в селекции;

- выявить степень доминирования количественных признаков'; и эффекта гетерозиса в гибридных комбинациях;.

- определить возможность отбора лучших продуктивных рекомбинан-тов с высокой массой 1000 зерен;

- создать новые сорта озимого ячменя с улучшенными биологическими и хозяйственными характеристиками;

-разработать элементы агротехники выращивания новых сортов озимого ячменя пивоваренного направления в условиях Краснодарского края.

Научная новизна^шпрактическая значимость. Общеизвестно; что в России,, как. и; во всем мире на цели пивоварения в основном используется яровой: ячмень. Исследования м по созданию сортов, озимого* ячменя« с пивова-реннымшсвойствами являются:новым направлением в селекции этой культуры и; особенно в условиях Краснодарского; края;. Автором. определена изменчивость основных технологических признаков зерна озимого ячменя в зависимости от условий выращивания. Выявлены, лучшие образцы* для использования их в селекции ячменя пивоваренного направления. Создан гетерогенный исходный материал, который изучается на различных этапах селекционного процесса, в том* числе в скрещиваниях в. качестве родительских форм, сочетающих высокую продуктивность и стабильные показатели качества зерна в контрастные по метеоусловиям годы. Выделены три■ линии двурядно-го озимого ячменя, отвечающие требованиям ГОСТа на пивоваренный ячмень. Созданы в соавторстве 2 сорта озимого ячменя, предложенных к использованию в Северо-Кавказском регионе РФ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- результаты оценки коллекционных образцов озимого ячменя по основным хозяйственным, биологическим и технологическим-признакам;

- корреляционные взаимосвязи урожайности зерна с основными элементами структуры урожая, технологическими свойствами зерна № их варьирование в зависимости условий выращивания;

- закономерности наследования количественных признаков гибридов И Р2;

- генеалогия и характеристика новых сортов озимого ячменя, созданных с участием соискателя;

- элементы технологии возделывания новых сортов озимого ячменя.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на заседаниях методического совета ГНУ Краснодарского НИИСХ Россельхозакадемии в 2002-2003 гг., а также на IV и V региональных научно-практических конференциях молодых ученых (г. Краснодар, Куб.ГАУ, 2003 г., 2004 г.), конференции «Научное обеспечение производства зерна, зернофуражных, крупяных культур и кормового белка» г. Зерноград, 2003 г. По материалам исследований опубликовано 12 научных статей-, получено 2 авторских свидетельства на сорта озимого ячменя, внесенных в Государственный реестр селекционных достижений РФ.

Объем и структура, диссертации. Диссертация состоит из, введения, 5 глав, выводов и рекомендаций селекционной практике и производству, списка литературы, включающего 176 источника, из них 46 на иностранном языке. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, включает 44 таблицы, 14 рисунков и 10 приложений.

Искреннюю благодарность автор выражает научному руководителю — доктору сельскохозяйственных наук, профессору Васюкову Павлу Петровичу Особая признательность - ведущему научному сотруднику, кандидату сельскохозяйственных наук Серкину Николаю Викторовичу, всем сотрудникам и лаборантам отдела селекции и семеноводства ячменя ГНУ Краснодарский НИИСХ Россельхозакадемии за помощь в более глубоком изучении отдельных вопросов диссертации.