Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Сравнительная оценка адаптационного потенциала сортов яровой мягкой пшеницы для селекционного использования в условиях центра Нечерноземной зоны России

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Сравнительная оценка адаптационного потенциала сортов яровой мягкой пшеницы для селекционного использования в условиях центра Нечерноземной зоны России"

На правах рукописи

КАЗАЧЕНКО

Андрей Олегович

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА АДАПТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ

Специальность 06.01.05. - Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений.

005532716

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

О 5 СЕН 2013

Немчиновка - 2013 г

005532716

Диссертационная работа выполнена в лаборатории селекции и первичного семеноводства яровой пшеницы Московского научно-исследовательского института сельского хозяйства «Немчиновка».

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук

Давыдова Наталья Владимировна

Официальные оппоненты: начальник Отдела зерновых

и технических культур Отделения растениеводства Россельхозакадемии, доктор сельскохозяйственных наук Журавлева Екатерина Васильевна

заведующий лабораторией селекции и первичного семеноводства овса, кандидат сельскохозяйственных наук Кабашов Александр Дмитриевич

Ведущая организация: Российский государственный аграрный

университет - Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева

Защита диссертации состоится «.л..» (О.&.ЩР.ъ. 2013 года в ¿Р. часов минут на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 при Московском научно-исследовательском институте сельского хозяйства «Немчиновка» по адресу: 143026, Московская обл., Одинцовский район, п/о Немчиновка-1, ул. Калинина, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан «<?(/» ^¿¿"¿г, 2013 года

Ученый секретарь диссертационного совета

А.С. Мерзликин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Пшеница - одна из самых жизненно важных сельскохозяйственных культур. Ежегодно площади под ее посевами в мире достигают 220-225 млн.га. Причем прирост производства в течении последних 30 лет произошел не в результате расширения посевных площадей, а вследствие получения высоких урожаев за счет использования новых современных сортов и технологий (КоНп А. КаПег, 2001). По имеющимся оценкам, вклад селекции в повышение урожайности важнейших сельскохозяйственных культур за последнее десятилетие оценивается в 3070%. Имеются все основания утверждать, что роль этого фактора будет постоянно возрастать.

Проблема исходного материала всегда являлась центральной в селекции сельскохозяйственных растений, в том числе яровой пшеницы. На современном этапе все острее ощущается недостаток в исходном материале для создания сортов, отвечающих требованиям современного производства. Причем он касается, прежде всего, дефицитных деталей: источников устойчивости к важнейшим заболеваниям и стрессовым факторам.

Цель исследований. На основе комплексной оценки сортов яровой мягкой пшеницы различного эколого-географического происхождения по комплексу хозяйственно-ценных признаков, а также на устойчивость к стрессовым факторам внешней среды создать новый исходный материал для условий центра Нечерноземной зоны России.

Задачи исследований:

- провести оценку адаптационного потенциала коллекционных сортообразцов яровой мягкой пшеницы различного происхождения по важнейшим хозяйственно-ценным признакам (продуктивности, устойчивости к наиболее вредоносным листовым болезням, засухоустойчивости, а также оценку качественных показателей) и выделить наиболее ценных формы.

- по результатам оценки в различных почвенно-климатических условиях определить параметры экологической пластичности и стабильности урожайности сортов яровой мягкой пшеницы.

- выделить формы с комплексной устойчивостью к наиболее вредоносным листовым болезням (бурой ржавчине, мучнистой росе, септориозу) в условиях центра Нечерноземной зоны России.

- оценить засухоустойчивость и ростовые реакции сортов яровой мягкой пшеницы в различных условиях влагообеспеченности.

- создать новый исходный материал яровой мягкой пшеницы для условий центра Нечерноземной зоны России.

Научная новизна. В результате проведенных исследований впервые в условиях Центрального Нечерноземья дана сравнительная оценка 30 сортов яровой мягкой пшеницы различного эколого-географического происхождения в трех пунктах испытания, различных по почвенно-климатическим условиям с целью выделить формы с высоким адаптационным потенциалом.

Определены изменчивость, степень выраженности основных лимитирующих признаков в различных условиях выращивания, а также селекционная ценность сортов по экологическим группам и по отдельным сортам в частности.

Выделены сорта яровой мягкой пшеницы с комплексом наиболее ценных для условий центрального Нечерноземья признаков и свойств. Путем вовлечения их в гибридизацию создан новый исходный материал.

Практическая ценность исследований. На основе комплексной оценки сортов яровой мягкой пшеницы различного происхождения в трех пунктах испытания (Московская, Владимирская и Рязанская области) в различные по уровню влагообеспеченности годы были выделены лучшие из них с высоким адаптационным потенциалом, как по уровню продуктивности, так и по качественным показателям.

С использованием в качестве родительских форм лучших сортов яровой пшеницы с комплексом лимитирующих хозяйственно-ценных признаков для условий Центрального Нечерноземья проведены скрещивания по 12 гибридным комбинациям. Созданы ценные селекционные линии, обладающие высокой продуктивностью, устойчивостью к наиболее вредоносным листовым болезням и хорошим качеством зерна.

К передаче на Государственное сортоиспытание подготовлена линия 426 (Юго-Восточная 2 х Московская 39).

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на научно-практической конференции «Проблемы селекции и технологии возделывания зерновых культур (Московский НИИСХ «Немчиновка», 2008 г.), на заседаниях научно-технического совета Московского НИИСХ «Немчиновка» (2003-2005 гг.). По теме диссертации опубликовано четыре печатных работы, в том числе одна в рецензируемом издании, рекомендованном ВАК для публикации результатов исследований по диссертации.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 117 страницах машинописного текста, состоит из 6 глав, выводов, рекомендаций для селекционной практики, списка использованной литературы. Работа

содержит 31 таблицу и 15 рисунков. Список литературы включает ------

источников, в том числе-----на иностранных языках.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по теме диссертационной работы проводились в 2003 -2012 гг. в лаборатории селекции и первичного семеноводства яровой пшеницы Московского НИИСХ «Немчиновка» (ранее Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны). А так же во Владимирском НИИСХ (Владимирская область) и в Рязанском НИИСХ (ранее Рязанский НИИПТИ АПК, Рязанская область).

В годы исследований погодные условия в значительной степени отличались как по годам, так и по пунктам испытания, что дало возможность более достоверно оценить коллекционный и селекционный материал яровой пшеницы на устойчивость к биотическим и абиотическим стрессорам и выделить наиболее пластичные формы.

Полевые опыты были размещены в 2003-2010 гг. в Немчиновке и в 2011-2012 гг. в д. Соколово. Схема селекционного процесса общепринятая для самоопыляющихся культур. Изучение селекционного материала проводили в соответствии с методическими указаниями ВИР (1977), гибридизацию проводили путем принудительного опыления в поле на участке гибридизации и в сосудах в условиях искусственного климата. Селекционные опыты в условиях Московского НИИСХ «Немчиновка» размещали в IV селекционном севообороте по зернобобовому предшественнику и в д. Соколово во II севообороте по озимой ржи. Агротехника в опытах общепринятая для зоны. Сроки сева в годы исследования были оптимальными для зоны и колебались от 12 апреля до 9 мая.

Коллекционный материал был представлен 150 сортообразцами мировой коллекции яровой мягкой пшениц селекции Московского НИИСХ «Немчиновка», НИИСХ Юго-Востока, СибНИИСХ, СибНИИРС, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (ранее Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева), сортами и линиями пшеницы, поступившими из коллекции ВИР имени Н.И. Вавилова. А так же сортами яровой мягкой пшеницы из ближнего (Белорусского НИИСХ земледелия и Мироновского НИИ селекции и семеноводства) и дальнего (Германии, Швеции) зарубежья.

Для экологической оценки коллекционный материал, представленный 30 сортами яровой пшеницы селекции Московского НИИСХ «Немчиновка», НИИСХ Юго-Востока, СибНИИСХ, Белорусского НИИСХ земледелия и Мироновского НИИ селекции и семеноводства, параллельно оценивали в условиях Владимирского НИИСХ и Рязанского НИИСХ в 2003-2005 годах.

Фенологические наблюдения, учеты и анализы проводили в соответствии с Международным классификатором рода 'Triticum L. и согласно Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989).

Адаптивность генотипов с учетом пластичности и стабильности определяли по методикам Э.Д. Нетгевича, А.И. Моргунова (1985); С. Эберхарта и В. Рассела (1966).

Лабораторные исследования проводили в лабораториях технологии зерна, семеноведения, аналитической лаборатории, входящих в состав Селекционного центра института. Оценка сортов яровой пшеницы на устойчивость к бурой ржавчине и септориозу на искусственном

инфекционном фоне проводилась во Всесоюзном научно-исследовательском институте фитопатологии.

Фитопатологическую оценку на устойчивость к листовым болезням в полевых условиях проводили по методике Э.Э. Гешеле (1978) и по 9-ти бальной шкале (Танский В.И. и др., 1998).

Оценку на засухоустойчивость проводили в лаборатории семеноведения Московского НИИСХ «Немчиновка» по методике ВИР «Определение относительной засухоустойчивости и жаростойкости образцов зерновых культур (пшеница, ячмень) способом проращивания семян в растворах и после прогревания», 1982.

Полученные экспериментальные данные обрабатывали методами вариационного, дисперсионного и корреляционного анализа (Доспехов Б.А.,1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Особенности формирования урожайности у сортов яровой пшеницы различного происхояодения.

В условиях трех пунктов испытания: Московском НИИСХ «Немчиновка» (Московская область), Рязанском НИИСХ (Рязанская область) и Владимирском НИИСХ (Владимирская область) в 2003 - 2005 гг. проведена оценка коллекционных сортов яровой мягкой пшеницы по урожайности и комплексу хозяйственно ценных признаков. Объектом исследований служили 30 сортов яровой пшеницы, созданные в различных научно-исследовательских учреждениях Российской Федерации, а так же Украины и Белоруссии: Лада (стандартный сорт), Московская 35, Люба, Приокская, Смена, Амир, МИС (Московский НИИСХ «Немчиновка»); Л.503, Л.505, Лютесценс 101, Саратовская 58,Саратовская 62, Саратовская 64, Саратовская 68, Юго-Восточная 2, Юго-Восточная 4 (НИИСХ Юго-Востока); Омская 24, Омская 26, Омская 28, Омская 29, Омская 31, Омская 32, Омская 33, Тарская 5 (Сибирского НИИСХ); Коллективная 1, Коллективная 3, Мироновчанка (Мироновский НИИСХ селекции и семеноводства); Далеч, Виза, Ростань (Белорусский НИИ земледелия).

В результате проведенной оценки выделены 10 лучших сортов по трем пунктам испытания: Ростань (5,34 т/га), Далеч (4,50 т/га), Омская 33 (4,18 т/га), Приокская (4,17 т/га), Виза (4,13 т/га), Омская 24 (4,09 т/га), Л.505 (4,07 т/га), Коллективная 3 (4,05 т/га) Московская 35 (4,03 т/га) и Омская 28 (3,96 т/га). Вышеперечисленные сорта обладают не только высоким потенциалом продуктивностью, но и определенной стабильностью при возделывании в различных точках испытания в различные по климатическим условиям годы и могут быть вовлечены в селекционный процесс в качестве доноров высокой продуктивности.

Урожайность сортов яровой мягкой пшеницы в трех пунктах испытания (МосНИИСХ «Немчиновка», Рязанский НИИСХ, Владимирский НИИСХ),

2003-2005 гг.

Учереж. ориг. № СОРТ Урожайность, т/га Ср. по трем точкам Ранги

Московский НИИСХ Рязанский НИИСХ Владимирский НИИСХ по всем сортам внутри уч. ориг.

Московский НИИСХ «Немчиновка» 1 Лада (БО 4,44 3,83 3,28 3,86 16 4

2 Моск.35 4,48 3,83 3,78 4,03 9 2

3 Люба 4,18 3,62 3,36 3,72 20 5

4 Приокская 4,29 4,23 3,99 4,17 4 1

5 Смена 4,67 3,19 3,13 3,66 22 6

6 Амир 4,34 3,03 3,25 3,54 24 7

7 МИС 4,52 3,69 3,49 3,90 13 3

Средняя 4,42 3,63 3,47 3,84 4-28

НИИ Юго-Востока 8 Л.503 3,03 3,49 2,85 3,12 28 8

9 Л.505 4,13 4,78 3,30 4,07 7 1

10 Лютес.101 3,56 4,85 3,23 3,88 14 2

11 Саратов.58 2,95 3,94 3,34 3,41 26 6

12 Саратов.62 3,27 3,35 2,07 2,90 30 9

13 Саратов.64 3,41 3,70 2,32 3,14 27 7

14 Саратов.68 3,81 5,15 2,60 3,85 17 4

15 Юго-вост.2 3,99 4,34 3,27 3,87 15 3

16 Юго-вост.4 3,91 3,75 3,82 3,83 18 5

Средняя 3,56 4,15 2,98 3,56 7-30

Сибирский НИИСХ 17 Омская 24 4,34 4,63 3,30 4,09 6 2

18 Омская 26 4,61 3,62 3,59 3,94 12 4

19 Омская 28 3,87 4,77 3,24 3,96 10 3

20 Омская 29 4,10 4,57 2,17 3,61 23 7

21 Омская 31 3,85 4,86 2,45 3,72 19 5

22 Омская 32 4,20 3,53 3,42 3,71 21 6

23 Омская 33 4,38 4,67 3,50 4,18 3 1

24 Тарская 5 3,76 3,93 2,60 3,47 25 8

Средняя 4,14 4,32 3,03 3,84 3-25

* 25 Коллект.1 4,04 4,84 3,00 3,96 11 2

26 Коллект.З 4,53 4,15 3,47 4,05 8 1

27 Мироновчанка 3,32 3,43 2,27 3,00 29 3

Средняя 3,96 4,14 2,91 3,67 8-29

* ьа 28 Далеч 5,32 4,18 4,00 4,50 2 3

29 Виза 5,23 4,23 2,92 4,13 5 2

30 Ростань 5,74 5,57 4,70 5,34 1 1

Средняя 5,43 4,66 3,87 4,66 1-5

НСР05 1,41 1,63 1,13

Коэффициент вариации, % 15,45 15,29 18,49

М* - Мироновский НИИ селекции и семеноводства.

Б* - Белорусский НИИ земледелия.

Ранжирование сортов по урожайности позволило распределить ранги следующим образом: Белорусский НИИСХ земледелия 1-5 (при средней урожайности 4,66 т/га), Сибирский НИИСХ 3-25 (при средней урожайности 3,84 т/га), Московский НИИСХ «Немчиновка» 4-28 (при средней урожайности 3,84 т/га), Мироновский НИИСХ селекции и семеноводства 829 (при средней урожайности 3,67 т/га) и НИИСХ Юго-Востока 7-30 (при средней урожайности 3,56 т/га).

Среди сортов селекции Московского НИИСХ «Немчиновка» в десятку лучших вошли сорта Приокская - 4 место с урожайностью 4,17 т/га и Московская 35 - 9 место, с урожайностью 4,03 т/га.

Урожайность яровой пшеницы в значительной степени зависит от составляющих ее структурных элементов, анализ которых проводили по следующим признакам: высота растения, общая и продуктивная кустистость, масса зерна с главного колоса, масса зерна с растения, длина колоса, число зерен в колосе, число колосков в колосе, масса 1000 зерен.

Результаты дисперсионного анализа позволяют сделать вывод, что уровень проявления таких признаков, как потенциал продуктивности, высота растений и число зерен в колосе в большей степени обусловлен генотипической зависимостью. Число колосков в колосе, масса зерна с колоса и масса 1000 зерен, определяются как влиянием генотипа, так и действием агроклиматических факторов (рис. 1).

Рис.1

Доля влияния факторов на уровень развития хозяйственно-полезных ____признаков у сортов яровой пшеницы, 2003-2005 гг.

я Генотип сорта, % »Агроклиматическиеусловии года, %

1 - продуктивность, г/м2; 2 - высота растений, см; 3 - число колосков в колосе, шт.; 4 - число зерен в колосе, шт.; 5 - масса зерна с колоса, г; б - масса 1000 зерен, г.

Одним из основных лимитирующих признаков для яровой пшеницы в условиях Центрального Нечерноземья является устойчивость к полеганию. В проведенных нами исследованиях у сортов яровой пшеницы различного происхождения корреляционная зависимость между уровнем

продуктивности и высотой растений не выявлена (г = -0,15±0,2,1). В то же время, анализ уравнения регрессии позволяет сделать вывод, что с ростом увеличения высоты растений на 1,0% продуктивность сортов яровой пшеницы снижается на 3,7%.

Анализ методом ортогональной регрессии уровня продуктивности сортов яровой пшеницы относительно ранжирования по высоте растений позволил выделить четыре группы распределения с преобладающим сочетанием признаков (рис.2).

Рис.2

Ортогональная регрессия распределения сортов яровой пшеницы по уровню продуктивности относительно их высоты растений

III - Коллективная 1, Омская 32, Саратовская 68, Тасос, Эта;

IV - Л.503, Л.505.

Наибольший интерес представляют сорта II группы распределения (Ростань, Виза, Далеч, Коллективная 3), для которых характерно сочетание высокого уровня продуктивности и относительной низкорослости растений. Здесь наблюдается отрицательная достоверная корреляция между данными показателями (г = -0,97±0,03), то есть снижение высоты растений у сортов данной группы способствует увеличению уровня продуктивности.

Результаты исследований в 2003-2005 гг. в полевых условиях и последующий их анализ методом ортогональной регрессии, а так же методом индексной оценки Лемме-Зеде (1981), позволили распределить сорта по комплексу хозяйственно-полезных признаков (табл.2).

В сравнении со стандартным сортом Лада, характеризующимся высокой озерненностью колоса (38,20 шт.) и массой 1000 зерен (40,3г.) и имеющую общую индексную оценку 12, по уровню составляющих структурных элементов выделились сорта: Ростань, Коллективная 3 (сумма

индексных оценок 15), Дален (сумма индексных оценок 14) и Виза (сумма индексных оценок 13), что предполагает их использование в селекционном процессе в качестве источников определяющих признаков при формировании уровня продуктивности яровой мягкой пшеницы.

Таблица 2

Сравнительная характеристика хозяйственно полезных признаков у сортов _яровой пшеницы методом индексной оценки. (2003-2005 гг.)_

Сорт Продуктивность-высота растений Число зерен в колосе -масса зерна в колосе Miooo зерен Сумма индексных оценок

G 1п2 G 1п 1п

Ростань II 5 I 5 5 15

Коллективная 3 II 5 I 5 5 15

Далеч II 5 I 5 4 14

Виза II 5 I 5 3 13

Лада I 4 IV 3 5 12

Юго-Восточная 2 I 4 IV 3 4 11

Омская 32 III 3 II 4 4 11

Саратовская 68 III 3 II 4 4 11

Мироновская яр. I 4 IV 3 3 10

Тасос III 3 II 4 3 10

Эта III 3 III 2 5 10

Омская 33 I 4 III 2 3 9

Эстер I 4 IV 3 2 9

Коллективная 1 III 3 III 2 4 9

Памяти Азиева I 4 III 2 2 8

Л. 505 IV 2 III 2 3 7

Л. 503 IV 2 III 2 2 6

О - группа распределения ортогональной регрессии. 21п- оценка по методу индексов Лемме-Зеде (1981).

Оценка экологической пластичности сортов яровой мягкой пшеницы различного происхождения.

Для современного производства особое значение имеет способность сорта формировать высокий и стабильный по годам урожай независимо от изменяющихся факторов внешней среды.

При оценке сортов в трех пунктах, различных по почвенно-климатическим условиям за трехлетний период испытания установлено, что данные по урожайности, полученные в МосНИИСХ «Немчиновка», достоверно (г = 0,68) соответствуют результатам оценки во Владимирском НИИСХ и положительно, но с малой степенью достоверности (г = 0,38), полученным в Рязанском НИИСХ. Аналогичные результаты были получены Э.Д. Нетгевичем (1985). Очевидно, что здесь имело место сложное

взаимодействие «генотип х среда», которое зависит от реакции структурных компонентов сорта на изменение внешних условий. Поэтому изучение сортового и селекционного материала в различных по почвенно-климатическим условиям пунктах является необходимым условием для оценки их экологической пластичности.

Таблица 3

Влияние условий места испытания на урожайность сортов яровой _пшеницы, 2003-2005 гг._

Показатель МосНИИСХ «Немчиновка» Рязанский НИИСХ Владимирский НИИСХ

средняя урожайность по сортам, т/га 4,16 4,12 3,17

разница между максимальной и минимальной урожайностью у сортов, т/га 2,79 2,54 2,63

коэффициент вариации, V % 24,2 22,7 30,0

три сорта с самой высокой урожайностью Ростань Далеч Виза Ростань Саратов. 68 Омская 31 Ростань Далеч Приокская

три сорта с самой низкой урожайностью Саратов. 58 Л.503 Саратов. 62 Амир Смена Саратов. 62 Саратов. 62 Омская 29 Мироновчанка

Проведенная оценка позволила выделить в каждом пункте испытания по три сорта яровой мягкой пшеницы с максимально высоким уровнем урожайности (табл. 3). Лучшим во всех точкам оценки был сорт Ростань селекции Белорусского НИИСХ земледелия со средней урожайностью 6,10 т/га. В МосНИИСХ «Немчиновка» и во Владимирском НИИСХ выделился также сорт Далеч со средней урожайностью 5,45 т/га, что позволяет сделать вывод не только о высоком потенциале урожайности этих сортов, но и о их высоком адаптационном потенциале.

Оценка параметров экологической пластичности и стабильности сортов яровой мягкой пшеницы (табл.4) позволяет сделать следующее выводы: наиболее отзывчивы на улучшение условий возделывания сорта яровой пшеницы Лада, Л.503, Л.505, Саратовская 68, Омская 28, Омская 29, Омская 31, Омская 33, Виза (Ы выше 1,0).

В случае с сортом Коллективная 1 отмечено полное соответствие продуктивности сорта изменению условий возделывания (Ы =1,0). К сортам с низкой отзывчивостью на изменение условий среды можно отнести сорта Московская 35, Люба, Приокская, МИС, Юго-Восточная 4, Омская 26, Омская 32, Тарская 5. Они значительно слабее реагируют на изменение внешних факторов и обладают более высокой экологической пластичностью.

Таблица 4.

Сравнительная оценка адаптивных свойств коллекционных сортов яровой пшеницы (Московский НИИСХ «Немчиновка», Рязанский НИИСХ, Владимирский НИИСХ). __2003-2006 гг.

ti Средняя %к сред- Коэф. вариа- Индекс стабиль- Коэфф. регрес- Экологичес-

& я К» Сорт урожай- нему стан- ции (V),% ности Sd,J* сии b¡ (плас- кая пласти-

я и !■ ность, т/га дарту тичность) чность сорта Пусс % **

1 Лада (Би 3,90 100 30,49 4,99 1Д9 100,0

X п 2 Моск. 35 4,02 103,1 18,06 8,96 0,73 179,6

К 3 Люба 3,80 97,4 18,26 7,90 0,69 158,3

Э 4 Приокская 4,15 106,4 12,05 13,78 0,50 275,9

о 5 Смена 3,78 96,2 24,50 5,82 0,93 115,7

S 6 Амир 3,53 90,5 24,65 5,05 0,87 101,1

7 МИС 3,93 100,8 20,05 7,55 0,79 151,2

8 Л.503 3,37 86,4 38,72 2,93 1,31 58,8

? 9 Л.505 4,09 104,9 29,36 5,68 1,20 113,9

10 Лютесценс 101 3,89 99,7 23,16 6,54 0,90 130,9

« 11 Саратовская 58 3,35 85,9 24,51 4,59 0,82 92,0

£ 12 Саратовская 62 3,03 77,7 26,70 3,42 0,81 68,6

У 13 Саратовская 64 3,25 83,3 25,45 4,16 0,83 83,3

ф 14 Саратовская 68 4,07 104,4 28,48 5,82 1,16 116,6

а 15 Юго-Восточная 2 3,87 99,2 20,85 7,20 0,81 144,1

16 Юго-Восточная 4 3,81 97,7 9,37 15,51 0,36 310,6

17 Омская 24 4,21 107,9 19,14 9,26 0,81 185,5

X 18 Омская 26 3,97 101,8 19,82 7,94 0,79 159,1

и 19 Омская 28 4,01 102,8 25,46 6,33 1,02 126,9

¡2 20 Омская 29 3,82 97,9 33,25 4,59 1,27 88,0

ю а 21 Омская 31 3,88 99,5 31,29 4,81 1,21 96,4

22 Омская 32 3,73 95,6 18,36 7,57 0,69 151,6

23 Омская 33 4,18 107,2 29,81 5,71 1,25 117,2

24 Тарская 5 3,51 90 22,02 5,58 0,77 111,8

25 Коллективная 1 4,10 105,1 24,39 6,89 1,00 138,0

S 26 Коллективная 3 4,11 105,4 21,31 7,93 0,88 158,9

27 Мироновчанка 3,01 77,2 27,18 3,34 0,82 67,0

28 Далеч 5,45 139,7 17,30 17,17 0,94 343,8

ьа 29 Виза 5,34 136,9 20,13 14,15 1,08 283,4

30 Ростань 6,10 156,4 15,85 23,48 0,97 392,3

'-расчет по С. Эберхарту и В. Расселу (1966); "-по Э.Д. Неттевичу и А.И. Моргунову (1985);

М* - Мироновский НИИ селекции и семеноводства; Б* - Белорусский НИИ земледелия.

При оценке экологической пластичности Э.Д. Неттевич (2008) предложил использовать комплексный показатель Пусс, позволяющий учитывать одновременно уровень и стабильность урожайности сорта.

По величине Пусс наибольший интерес представляют сорта собственной селекции Московская 35, Приокская, сорт Юго-Восточная 4 (НИИСХ Юго-Востока), Омская 24 (СибНИИСХ) и сорта селекции Белорусского НИИ земледелия Далеч, Виза и Ростань, как способные формировать стабильно высокий урожай в условиях Центрального региона.

КАЧЕСТВО ЗЕРНА СОРТОВ КОЛЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ.

Наследственная природа сорта во многом предопределяет технологические достоинства зерна. Из многих требований, предъявляемых к современным сортам пшеницы, на первое место выдвигается стабильность урожайности и качества зерна (Э.Д. Неттевич, 2008).

В наших исследованиях проведена оценка сортов яровой мягкой пшеницы различного происхождения по особо важным качественным показателям.

Содержание белка в среднем по группам сортов было на одном уровне и варьировало от 14,0% у сортов Сибирского НИИСХ до 14,6% у сортов Мироновского НИИСХ селекции и семеноводства (при НСР=0,6). При этом наибольший сбор белка с единицы площади получен у сортов Белорусского НИИ земледелия (14,5% белка при урожайности 5,43 т/га).

По содержанию клейковины в муке лучшими были сорта селекции Мироновского НИИСХ селекции и семеноводства (38,7%), достоверно превысив по этому показателю сорта селекции Московского НИИСХ «Немчиновка», НИИСХ Юго-Востока и Сибирского НИИСХ. В целом же по сортам этот показатель варьировал от 29,9% у сорта МИС собственной селекции до 43,2% у сорта Омская 31 селекции СибНИИСХ.

С использованием метода ортогональной регрессии (рис.З)содержания белка к уровню урожайности удалось выделить 4 группы сортов: в I группу (высокое содержание белка - низкая урожайность) вошли сорта: Приокская, Люба, Л. 503, Лютесценс 101, Саратовская 58, Саратовская 62, Саратовская 64, Омская 31, Омская 32, Тарская 5, Коллективная 1, Мироновчанка. Вторая группа - особо ценная (высокое содержание белка - высокая урожайность) -представлена сортами: Лада, Московская 35, Коллективная 3, Далеч, Виза, Ростань. Сорта из этой группы могут быть вовлечены в селекционный процесс в качестве источников не только высокой продуктивности, но и хорошего качества. В III группу (низкое содержание белка - низкая урожайность) вошли сорта яровой пшеницы: Л. 505, Саратовская 68, Юго-Восточная 2, Юго-Восточная 4, Омская 28 и Омская 29. В IV группу (низкое содержание белка - высокая урожайность) вошли сорта: Смена, Амир, МИС, Омская 24, Омская 26 и Омская 33.

Ортогональная регрессия содержания белка к урожайности сортов яровой

пшеницы.

II группа - особо ценная (высокое содержание белка - высокая урожайность), представлена сортами: Лада, Московская 35, Коллективная 3, Далеч, Виза, Ростань.

15

14,8

■ 14,6

* 14,4

$ 14,2 -

0 ш 1 1413,8

♦ ♦ ♦

4,2 4,7 5,2 5,7

Урожайность, т/га

Следовательно, наибольший интерес в качестве источников не только высокой урожайности, но при этом и хороших качественных показателей представляют сорта: Лада, Московская 35 (МосНИИСХ «Немчиновка»), Коллективная 3 (Мироновский НИИСХ селекции и семеноводства) и сорта Далеч, Виза, Ростань (Белорусский НИИСХ земледелия), что позволяет рекомендовать их для широкого вовлечения в селекционный процесс.

УСТОЙЧИВОСТЬ СОРТОВ КОЛЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ к ВНЕШНИМ СТРЕССОВЫМ ФАКТОРАМ

Из многих требований, предъявляемых к современным сортам, на первое место выдвигается устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды. Именно это свойство определяет уровень и стабильность урожайности.

Поскольку каждый регион характеризуется определенным комплексом природных условий, селекционные программы должны быть адаптированными, то есть ориентированными на максимальное использование благоприятных факторов внешней среды и устойчивости к тем экологическим стрессорам, которые в наибольшей степени ограничивают величину и качество урожая в данной почвенно-климатической зоне.

Устойчивость к основным листовым болезням (бурой ржавчине, мучнистой росе, септориозу).

Среди листовых болезней яровой пшеницы в условиях Центрального Нечерноземья наибольший вред посевам наносят листовые болезни: бурая ржавчина, мучнистая роса и септориоз.

В наших исследованиях установлено (табл. 5.), что в условиях центрального Нечерноземья в наибольшей степени урожайность яровой пшеницы зависит от степени поражения мучнистой росой в фазу выхода в трубку (г=-0,60), при поражении в фазу колошения эта зависимость уменьшается до г=-0,46.

При поражении бурой ржавчиной отрицательная достоверная корреляция между урожайностью и степенью поражения патогенном прослеживается как в фазу выхода в трубку(г=-0,50), так и в фазу колошение(г=-0,58). Из этого следует, что наибольший вред яровой мягкой пшенице, приводящий к снижению уровня урожайности, приносит поражение мучнистой росой в фазе выхода в трубку и бурой ржавчиной в фазу колошения.

Таблица 5

Корреляционная зависимость урожайности яровой пшеницы от степени поражения болезнями, 2003 - 2005гг.

Показатели Коэф( эициенты Распределение 1 Уровень значимости для Ц%)

корреляции детерминации фактическое теоретическое

Поражение мучнистой росой: I фаза II фаза -0,60 -0,46 0,36 0,21 1,20 1,64 0,87 1,37 40 90

Поражение бурой ржавчиной: I фаза II фаза -0,50 -0,58 0,25 0,34 2,08 2,85 1,77 2,12 90 95

I фаза - выход в трубку;

II фаза- колошение.

Наибольший интерес для селекции представляют источники комплексной устойчивости к наиболее вредоносным листовым болезням (бурой ржавчине, мучнистой росе и септориозу). По данным 2003 - 2005 гг. (среднее значение) были выделены сорта, сравнительно устойчивые в полевых условиях к поражению этими патогенами. Наибольший интерес представляют следующие из них: Омская 33 (Сибирский НИИСХ), Эта

(Швеция), Тризо (Германия), Биора (РГАУ МСХА им. К.А. Тимирязева), Курская 2038 (Курский НИИСХ), Красноуфимская 100 (Уральский НИИСХ).

Был выделен и ряд сортов, устойчивых к двум патогенам: бурой ржавчине и мучнистой росе: МИС, Эстер (Московский НИИСХ «Немчиновка»); Саратовская 68 (НИИСХ Юго-Востока); Коллективная 1 (Мироновский НИИСХ селекции и семеноводства); Омская 33, Памяти Азиева (Сибирский НИИСХ); Далеч, Виза, Ростань (Белорусский НИИ земледелия); Cub, Эта, Тасос, Авиада, Тризо (Германия, Швеция); Пирамида, Иволга, Биора (РГАУ МСХА им. К.А. Тимирязева); Ирень, Курская 2038 (Курский НИИСХ), Воронежская 14 (НИИСХ им. В.В. Докучаева); Юлия (Самарский НИИСХ), Красноуфимская 100 (Уральский НИИСХ).

Устойчивыми к мучнистой росе и септориозу оказались следующие сорта: Мироновская яровая (Мироновский НИИСХ селекции и семеноводства); Омская 33(Сибирский НИИСХ); Sober, Эта (Швеция), Тризо (Германия), Биора (РГАУ МСХА им. К.А. Тимирязева); Курская 2038 (Курский НИИСХ) и Красноуфимская 100 (Уральский НИИСХ).

К бурой ржавчине и септориозу высокую степень устойчивости проявили сорта: Лютесценс 101, Юго-Восточная 2, Прохоровка (НИИСХ Юго-Востока); Омская 33 (Сибирский НИИСХ); Эта, Тризо (Германия, Швеция); Биора (РГАУ МСХА им. К.А. Тимирязева); Кенжегали (Акмолинский СХИ); Курская 2038 (Курский НИИСХ); Казахстанская ранняя (Казахстан) и Красноуфимская 100 (Уральский НИИСХ).

Засухоустойчивость сортов коллекции яровой пшеницы.

В Нечерноземной зоне среди экстремальных факторов наиболее разрушающее действие, особенно на яровую пшеницу, оказывает ранневесенняя засуха, которая негативно сказывается на развитии корневой системы, вызывая задержку и аномалии роста, а иногда и частичную или полную гибель растений. Проблема повышения засухоустойчивости для яровой пшеницы актуальна во всех регионах страны с недостаточным или неустойчивым увлажнением, в которых сосредоточены основные посевы данной культуры (Неттевич, 1976; Давыдова, 2011).

Свои исследования по изучению засухоустойчивости в лабораторных условиях проводили в лаборатории семеноведения Московского НИИСХ «Немчиновка» по методике ВИР (1982) с использованием раствора сахарозы.

В результате проведенных исследований (табл. 6) изучаемые сорта распределились по засухоустойчивости следующим образом: в группу высокоустойчивых вошли: Приокская, Эстер (Московский НИИСХ «Немчиновка»), Юго-Восточная 2 (НИИСХ Юго-Востока), Омская 28 (Сибирский НИИСХ) и Эта (Германия). Вышеперечисленные сорта отличаются высокой адаптивной реакцией к водному дефициту.

Распределение сортов яровой пшеницы по восстановительной способности после воздействия осмотического стресса 2003-2005 гг. (оценка на проростках в лабораторных условиях)

Группа устойчивости Сорта

I высокоустойчивые Приокская, Эстер, Юго-Восточная 2, Омская 28, Эта.

II устойчивые Московская 35,Люба, Энита, Амир, МИС, Лада, Лютесценс 101, Лютесценс, Саратовская 62, Юго-Восточная 4, Омская 28, Омская 33, Ростань.

III слабоустойчивые Л. 503, Л. 505, Саратовская 64, Саратовская 68, Омская 29, Омская 31, Омская 32,Тарская 5, Мироновчанка, Далеч.

IV не устойчивые Смена, Саратовская 58, Омская 26, Коллективная 1, Коллективная 3, Мироновская яровая, Виза, Cub, Sober, Тасос, Авиада.

Особый интерес представляет способность сортов яровой пшеницы противостоять осмотическому стрессу. За период 2003-2005 гг. проведена сравнительная оценка показателей засухоустойчивости и регенерационной способности корневой системы сортов яровой пшеницы селекции Московского НИИСХ «Немчиновка», НИИСХ Юго-Востока и Сибирского НИИСХ, с целью выявления доноров признаков для вовлечения их в селекционный процесс.

Самой высокой способностью к восстановлению числа и длины корешков обладали более адаптированные к условиям региона сорта селекции Московского НИИСХ «Немчиновка»: Приокская, МИС, Эстер, которые выделялись также высокой устойчивостью к засухе. Они способны формировать сравнительно высокий уровень урожайности, как в засушливые, так и во влажные годы. На хорошую способность этих сортов противостоять абиотическим стрессам указывают и другие авторы. (Третьяков H.H. и др., 2003).

Сорта селекции НИИСХ Юго-Востока превосходили сорта омской селекции по засухоустойчивости, но по регенерационной способности между ними проявились лишь внутрисортовые различия. При этом первые характеризовались большей интенсивностью роста зародышевых корешков, а вторые большим их количеством.

Способность сортов яровой пшеницы противостоять _ осмотическому стрессу 2003-2005 гг._

Сорта Восстановительная способность^ Группа устойчивости Число корешков шт. Длина, мм

корешков ростков

Московский НИИСХ «Немчиновка»

Московская 35 49,5 II 3,5 90,8 45,1

Люба 49,0 II 3,9 96,9 43,2

Энита 48,6 II 3,7 89,9 42,5

Хер. 49,0 3,7 92,5 43,6

НИИСХ Юго-Востока

Л.503 32,9 III 3,2 80,3 33,1

Л.505 26,6 III 3,6 73,6 41,7

Лютесценс 110 63,1 II 3,2 80,0 43,5

Саратовская 58 22,5 IV 3,8 77,1 38,2

Лютесценс 65,3 II 3,2 71,2 37,3

Добрыня 9,0 IV 3,0 83,5 36,8

Хер. 36,6 3,3 77,6 38,4

Сибирский НИИСХ

Омская 24 51,3 II 4,0 67,7 41,6

Омская 26 24,2 IV 3,7 84,9 39,6

Тарская 5 43,0 III 3,1 83,0 41,2

Хер. 39,5 3,6 78,5 40,8

Мироновский НИИ селекции и семеноводства

Коллективная 1 8,1 IV 3,1 69,9 34,3

Коллективная 2 6,3 IV 3,0 77,3 33,2

Мироновчанка 29,6 III 3,0 82,4 38,6

Мироновская яр. 5,6 IV 3,0 75,0 34,4

Хер. 12,4 3,6 76,2 35,1

Белорусский НИИ земледелия

Далеч 29,0 III 3,0 83,2 36,3

Виза 15,4 IV 3,1 88,6 32,6

Росгань 56,5 II 4,1 87,4 44,1

Хер. 33,6 86,4 37,3

сорта других учреждений оригинато ров

Эта 73,6 I 3,8 92,4 46,2

Cub 0,0 IV

Sober 6,0 IV 3,5 82,8 35,8

Тасос 2,2' IV 3,0 77,2 36,2

Авиада 19,3 IV 3,7 80,6 40,6

Хер. 20,2 3,4 78,9 38,4

Приокская (контроль устойчивости) 60,2 4,1 72,3 37,1

Среди сортов саратовской селекции самую высокую адаптационную способность к стрессовым факторам проявили Саратовская 62 и Юго-Восточная 2, среди сортов омской селекции - Омская 28 и Омская 33.

На общем фоне максимальным числом корешков отличались сорта: МИС, Эстер и Лада (Московский НИИСХ «Немчиновка»), Юго-Восточная 4 (НИИСХ Юго-Востока) и Омская 28 (Сибирский НИИСХ). По длине корешков выделились Амир и Эстер (Московский НИИСХ «Немчиновка»), Саратовская 68 (НИИСХ Юго-Востока) и Омская 28 (Сибирский НИИСХ). По совокупности признаков лучшими были сорта Приокская, МИС, Саратовская 62, Юго-Восточная 2, Омская 32 и Омская 33.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА

РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В СЕЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ НА ВЫСОКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ПРОДУКТИВНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТЬ К ВНЕШНИМ СТРЕССОРАМ

Большинство выделенных по комплексу и по отдельным лимитирующим признакам сортов были вовлечены в селекционный процесс. Гибридизацию проводили в 2003 году в условиях искусственного климата и в полевых условиях (МосНИИСХ «Немчиновка») по 12 гибридным комбинациям. Гибриды оценивали в полевых условиях в сравнении с исходными родительскими формами.

Характеристика полученных гибридов Б, в сравнении с родительскими формами приведена в таблице 8.

Полученные гибриды (Р2-Р3) размножали в питомнике РГ (размножение гибридных популяций), где в третьем поколении проводили отбор элитных растений, потомство которых высевали затем на делянках длиной 1 метр. В четвертом поколении лучшие линии высевались на делянках площадью Зм2 (табл.9).

Наибольший интерес представляют линии, отобранные из гибридных комбинаций (Омская 33 х Амир) и (Омская 33 х МИС), а также (Саратовская 68 х Амир) и (Саратовская 68 х Лада). Большинство из них проходит оценку в селекционных питомниках (контрольный питомник и питомник конкурсного сортоиспытания), а некоторые линии: (Омская 33 х Амир), (Омская 28 х Амир), (Саратовская 68 х Л.427) и ряд других вовлечены в скрещивания в качестве источников ценных признаков. Гибрид (Саратовская 68 х Амир) был использован для получения дигаплоидной формы и в настоящее время дигаплоидная линия, полученная на его основе, проходит оценку в конкурсном сортоиспытании.

Практическим результатом проведенной селекционной работы, основанной на вовлечении в селекционный процесс лучших форм яровой пшеницы различного происхождения, является создание нового сорта, отвечающего требованиям современного сельскохозяйственного производства. Для передачи на Государственное сортоиспытание лабораторией селекции и первичного семеноводства яровой пшеницы МосНИИСХ «Немчиновка» подготовлена линия 426, созданная с использованием сорта Юго-Восточная 2 селекции НИИСХ Юго-Востока (табл. 10).

Характеристика гибридов Р] в сравнении с родительскими формами

№ Происхождение, сорт Колошение дата Поражение, % Масса зерна с рядка после обмолота, г

Мучнистая роса, % 1-фаза Мучнистая роса, % П-фаза Бурая ржавчина, % 1-фаза Бурая ржавчина, % П-фаза Септориоз, %

1 Ь 2396 (Лада х Саратовская 68) 5.07 5-15 20-40 60-80 60-80 30 131

2 Ь 2391 (Саратовская 68 х МИС) 7.07 0 20 15-30 40-80 40 117

3 Ь 2394 (Саратовская 68 х Эстер) 3.07 5-10 40 30-40 40 30 198

4 Ь 2390 (Юго-Восточная 4 х МИС) 3.07 0 20 20 40-60 40 136

5 Ь 2398 (Омская 33 х Лада) 5.07 0-5 30 40-60 40-80 20 109

6 Ь 2393 (Омская 33 х Эстер) 3.07 5 0-1 5-15 5-15 40 100

7 Ь 2395 (Омская 33 х Амир) 3.07 0 0-5 40 40 25 73

8 Лада 8.07 0-10 30 40-70 80 30 100

9 Саратовская 68 1.07 0 0-5 15-30 20-60 25 100

10 МИС 7.07 0-5 5-20 5-25 40-80 25 145

11 Юго-Восточная 4 29.06 0-5 5 5-40 80 40 120

12 Омская 33 7.07 0-5 5-15 10-20 20-40 30 70

13 Эстер 7.07 0 10 5-30 5-40 30 120

14 Амир 3.07 0 30-40 40-80 40-80 40 150

Характеристика лучших гибридов (Р4) яровой пшеницы

Гибридная комбинация Поколение Число линий, шт. Урожай с делянки тах-тт, ц/га

Всего Отобрано

Саратовская 68 х МИС Р4 20 1 43,2

Саратовская 68 х Л.4273 Р4 20 2 42,0-45,0

Саратовская 68 х Эстер Р* 16 - -

Саратовская 68 х Лада Р4 24 1 67,6

Саратовская 68 х Амир Р4 16 1 70,4

Омская 33 х МИС и4 20 2 59,1-70,5

Омская 33 х Лада Ъ 20 2 37,0-69,7

Омская 33 х Амир Р4 16 2 53,9-79,6

Таблица 10

Характеристика перспективной линии яровой мягкой пшеницы Л. 426 (Юго_Восточная 2 х Московская 39), 2009-2012 гг._

Показатели Л. 426 (гшп-тах)

урожайность в конкурсном сортоиспытании, т/га 3,24- 4,70

прибавка к среднему стандарту, т/га 0,1-0,8

устойчивость к полеганию, балл 9

поражение пыльной головней (искусственный инфекционный фон), % 0

поражение твердой головней (искусственный инфекционный фон), % 0-0,5

поражение бурой ржавчиной, % 20-40

содержание клейковины в муке, % 39,3-43,0

ИДК, ед. шк. 60-85

сила муки, ед.а. 344-398

объемный выход хлеба, см3 1050-1090

масса 1000 зерен, г 32,8-38,6

Линию отличает высокая устойчивость к пыльной и твердой головне на искусственном инфекционном фоне, а также сравнительная устойчивость к наиболее вредоносным листовым болезням и хорошие, стабильные по годам хлебопекарные качества. Новый сорт рекомендован для возделывания в 3,4 и 7 регионах России.

выводы

1. В результате оценки в условиях Московской, Владимирской и Рязанской областей за период 2003-2005 гг. сортов яровой мягкой пшеницы различного эколого-географического происхождения, выделены сорта яровой мягкой пшеницы с высоким адаптационным потенциалом. Лучшим во всех трех пунктах испытания оказался сорт Ростань со средней урожайностью 6,10 т/га.

3. Установлено, что сорта яровой мягкой пшеницы: Ростань, Далеч, Виза (Белорусский НИИЗ), Омская 24, Омская 28, Омская 31 (Сибирский НИИСХ), Приокская, Московская 35 (МосНИИСХ «Немчиновка») Л.505 (НИИСХ Юго-Востока) и Коллективная 3 (Мироновский НИИ селекции и семеноводства) обладают высоким адаптационным потенциалом и способны формировать стабильно высокий уровень урожайности при возделывании в различных почвенно-климатических условиях.

4. Анализ полученных результатов позволил распределить сорта яровой мягкой пшеницы по комплексу хозяйственно-полезных признаков с учетом общей индексной оценки. Относительно стандартного сорта Лада, имеющего общую индексную оценку 12, по уровню составляющих элементов структуры урожайности выделились сорта: Ростань, Коллективная 3 (сумма индексных оценок 15), Омская 32 (сумма индексных оценок 14) и Коллективная 1 (сумма индексных оценок 13), что предполагает их использование в селекционном процессе в качестве источников основных признаков, формирующих уровень урожайности яровой пшеницы в условиях центрального Нечерноземья.

4. Оценка уровня стабильности урожайности сорта (Пусс) позволила выделить сорта: Московская 35, Приокская (МосНИИСХ «Немчиновка»), Юго-Восточная 4 (НИИСХ Юго-Востока), Омская 24 (СибНИИСХ) и сорта селекции Белорусского НИИ земледелия: Далеч, Виза и Ростань, которые могут быть рекомендованы для вовлечения в селекционный процесс, как наиболее приспособленные к возделыванию в почвенно-климатических условиях Центрального Нечерноземья.

5. Методом ортогональной регрессии по содержанию белка к уровню урожайности были выделены IV группы сортов. Во II группу - особо ценную (высокое содержание белка - высокая урожайность) - вошли сорта: Лада, Московская 35 (МосНИИСХ «Немчиновка»), Коллективная 3 (Мироновский НИИ селекции и семеноводства), Далеч, Виза, Ростань (Белорусский НИИ земледелия). Сорта из этой группы могут быть использованы в селекции на высокий уровень урожайности в сочетании с хорошими качественными показателями.

6. Установлено, что урожайность яровой пшеницы в условиях Центрального Нечерноземья в значительной степени зависит от поражения мучнистой росой в фазу выхода в трубку (г=-0,60). При поражении бурой ржавчиной отрицательная достоверная корреляция между урожайностью и степенью поражения патогенном прослеживается как в фазу выхода в трубку

(г=-0,50), так и в фазу колошение(г=-0,58). Следовательно, наибольший вред яровой мягкой пшенице, приводящий к снижению уровня урожайности, наносит поражение мучнистой росой в фазу выхода в трубку и бурой ржавчиной в фазу колошения.

7. Выделены сорта яровой мягкой пшеницы, обладающие высокой степенью устойчивости к поражению наиболее вредоносными патогенами: Омская 33 (Сибирский НИИСХ), Эта (Швеция), Тризо (Германия), Биора (РГАУ МСХА им. К.А. Тимирязева), Курская 2038 (Курский НИИСХ), Красноуфимская 100 (Уральский НИИСХ), которые представляют интерес в качестве источников комплексной устойчивости к наиболее вредоносным листовым болезням (Puccinia recondite, Erysiphe graminis и Septoria nodorum) в условиях Центрального Нечерноземья России.

8. В результате проведенных исследований были выявлены как групповые, так сортовые различия среди сортов яровой пшеницы различного происхождения по засухоустойчивости и восстановительной способности. Сорта собственной селекции (МосНИИСХ «Немчиновка») по обоим показателям превосходили сорта других групп.

9. Установлено, что в условиях Центрального Нечерноземья засухоустойчивость достоверно коррелировала с массой 1000 зерен, продуктивной кустистостью и озерненностью колоса. У сортов селекции МосНИИСХ «Немчиновка» выявлена высокая линейно-коррелятивная зависимость числа корешков с изучаемыми элементами урожайности, что свидетельствует о возможности определения по данному показателю потенциальной продуктивности сортов.

10. Практическим результатом проведенной работы, явилось создание нового сорта, отвечающего требованиям современного сельскохозяйственного производства. Для передачи на Государственное сортоиспытание лабораторией селекции и первичного семеноводства яровой пшеницы МосНИИСХ «Немчиновка» подготовлена линия 426 (Юго-Восточная 2 х Московская 39), созданная с использованием сорта Юго-Восточная 2 селекции НИИСХ Юго-Востока.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ

1. При создании новых сортов яровой мягкой пшеницы не только с высоким, но и стабильным уровнем урожайности при возделывании в различных почвенно-климатических условиях, в условиях Центрального Нечерноземья в селекционный процесс рекомендуется вовлекать сорта с высоким адаптационным потенциалом: Далеч, Виза, Ростань, (Белорусский НИИ земледелия); Омская 24, Омская 28 и Омская 31 (СибНИИСХ); Приокская, Московская 35 (МосНИИСХ «Немчиновка»); JI.505 (НИИСХ Юго-Востока) и Коллективная 3 (Мироновский институт селекции и семеноводства).

2. Для выделения лучших по комплексу полезных признаков сортов считаем целесообразным использование метода ортогональной регрессии и индексной оценки по Лемме-Зеде.

3. В качестве источников комплексной устойчивости к бурой ржавчине, мучнистой росе и септориозу рекомендуются для вовлечения в селекционный процесс следующие сорта: Омская 33, Эта, Тризо, Курская 2038, Биора и Красноуфимская 100.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Давыдова Н.В. Особенности подбора исходного материала для селекции яровой мягкой пшеницы в условиях Центрального Нечерноземья / Н.В. Давыдова, А.О. Казаченко //Вестник Алтайского государственного аграрного университета, № 5,2013, 5-8.

2. Давыдова Н.В. Исходный материал для селекции форм яровой пшеницы, адаптированных к условиям Центра Нечерноземной зоны / Н.В. Давыдова, О.В. Павлова, А.О. Казаченко// «Современные достижения и проблемы АПК в Центральном районе Нечерноземной зоны»: сборник научных трудов, посвященный 75-летию НИИСХ ЦРНЗ (Том 1), Немчиновка, 2006,111- 115.

3. Давыдова Н.В.. Исходный материал для селекции форм яровой мягкой пшеницы, адаптированных к условиям Центра Нечерноземной зоны / Н.В. Давыдова, О.В. Павлова, А.О. Казаченко// «Достижения и перспективы селекции и технологического обеспечения АПК в Нечерноземной зоне РФ»: сборник научных трудов, к 75-летию НИИСХ ЦРНЗ, Немчиновка, 2006, 4855.

4. Давыдова Н.В. Исходный материал для селекции яровой мягкой пшеницы в условиях Центра Нечерноземной зоны России / Н.В. Давыдова, Т.П. Малкина, А.О. Казаченко// В печати «Селекция и семеноводство»,2013.

ПАТЕНТЫ

5. Патент 6160 РФ. Пшеница мягкая яровая ЛЮБАВА / Н.С. Беркутова, И.Г. Витвицкая... А.О. Казаченко... (РФ). - № 9052397; заявлено 13.11.2009; Зарегистрировано в Государственном реестре охраняемых селекционных достижений 15.11.2011.

АВТОРСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА

6. A.c. 53571 Р.Ф. Сорт пшеницы мягкой яровой ЛЮБАВА / А.О. Казаченко, Н.С. Беркутова и др. (РФ) - № 9052397 заявлено 13.11.2009; Зарегистрировано в Государственном реестре охраняемых селекционных достижений, допущенных к использованию 15.11.2011.

Отпечатано с готового оригинал-макета

Подписано в печать 22.08.2013 г. Формат 60x84'/16. Усл.печ.л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ 404.

Издательство РГАУ-МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44 Тел.: (499) 977-00-12,977-26-90,977-40-64

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Казаченко, Андрей Олегович, Немчиновка

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ГНУ МОСКОВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА «НЕМЧИНОВКА» (

$

На правах рукописи

04201361803

Казаченко Андрей Олегович

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА АДАПТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ

Специальность - 06.01.05. Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений.

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук Давыдова Н. В.

Немчиновка - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение......................................................................................4

Глава 1. Яровая пшеница в Центральном районе Нечерноземной зоны

Российской Федерации (обзор литературы)...........................................7

1.1. Перспективы селекции яровой мягкой пшеницы для Центральных регионов Нечерноземной зоны Российской Федерации.............................7

1.2. Особенности селекции яровой мягкой пшеницы на стабильно высокий уровень продуктивности........................................................9

1.3. Селекция яровой пшеницы на устойчивость к биотическим и

абиотическим стрессовым факторам среды...........................................13

Глава 2. Агрометеорологические условия, исходный материал и

методика проведения исследований.......................................23

2.1. Агрометеорологические условия в годы проведения исследований.................................................................................23

2.2. Исходный материал и методика исследований.........................32

Глава 3. Особенности формирования урожайности у сортов яровой

пшеницы различного эколого-географического происхояедения...36

3.1. Сравнительная оценка урожайности сортов яровой пшеницы в различных по почвенно-климатическим условиям пунктах испытания.......36

3.2. Характеристика основных элементов структуры урожайности у сортов яровой пшеницы различного эколого-географического происхождения.............................................................................44

3.3. Оценка экологической пластичности сортов яровой мягкой

пшеницы различного эколого-географического происхождения................54

Глава 4. Оценка качественных показателей у коллекционных сортов

яровой пшеницы...................................................................61

Глава 5. Устойчивость коллекционных сортов яровой пшеницы к

внешним стрессовым факторам...............................................67

5.1. Устойчивость к основным листовым болезням (бурой ржавчине, мучнистой росе, септориозу).............................................................67

5.2. Засухоустойчивость коллекционных сортов яровой пшеницы......91

Глава 6. Эффективность использования исходного материала

различного эколого-географического происхождения в селекции яровой мягкой пшеницы на высокий потенциал продуктивности и

устойчивость к внешним стрессорам.......................................99

Выводы...........................................................................108

Методические рекомендации и предложения для селекционной

практики...................................................................................111

Список использованной литературы......................................112

Приложения.......................................................................133

ВВЕДЕНИЕ

Пшеница - одна из самых жизненно важных сельскохозяйственных культур в мире. Ежегодно в мире площади под ее посевами достигают 220225 млн.га. Причем прирост ее производства в течении последних 30 лет произошел не в результате расширения посевных площадей, а вследствие получения высоких урожаев за счет использования новых современных сортов и технологий (КоНп, КаЛег, 2001). Одной из особенностей сельскохозяйственного производства яровой пшеницы является высокая зависимость величины и качества урожая от почвенно-климатических и погодных условий (Комар, Моргунов , 1985). По имеющимся оценкам, вклад селекции в повышение урожайности важнейших сельскохозяйственных культур за последнее десятилетие оценивается в 30-70%. Имеются все основания утверждать, что роль этого фактора будет постоянно возрастать. В этой связи уместно говорить о новом этапе развития селекции, характеризующим качественно новые требования не только к сортам и гибридам, но и ко всему процессу их создания и практического использования (Жученко, 2004).

Проблема исходного материала всегда являлась центральной в селекции сельскохозяйственных растений. На современном этапе все острее ощущается недостаток в «строительном материале» при возведении «здания нового сорта». Причем он касается, прежде всего, дефицитных деталей: источников устойчивости к важнейшим заболеваниям и стрессовым факторам. (Неттевич, 1982). Проблема связана не только с выявлением потенциала урожайности сортов, но и эффективности селекции, оптимизации ее дальнейших путей, поиска новых методов создания высокопродуктивных форм.

Степень изученности исходного материала определяет уровень эффективности его использования в селекционном процессе.

Цель исследований. На основе комплексной оценки сортов яровой мягкой пшеницы различного эколого-географического происхождения по

комплексу хозяйственно-ценных признаков, а также на устойчивость к стрессовым факторам внешней среды создать новый исходный материал для условий Центра Нечерноземной зоны России.

Задачи исследований:

- провести оценку адаптационного потенциала коллекционных сортообразцов яровой мягкой пшеницы различного происхождения по важнейшим хозяйственно-ценным признакам (продуктивности, устойчивости к наиболее вредоносным листовым болезням, засухоустойчивости, а также оценку качественных показателей) и выделить наиболее ценные формы;

- по результатам оценки в различных почвенно-климатических условиях определить параметры экологической пластичности и стабильности урожайности сортов яровой мягкой пшеницы;

- выделить формы с комплексной устойчивостью к наиболее вредоносным листовым болезням (бурой ржавчине, мучнистой росе, септориозу) в условиях Центра Нечерноземной зоны России;

- оценить засухоустойчивость и ростовые реакции сортов яровой мягкой пшеницы в различных условиях влагообеспеченности;

- создать новый исходный материал яровой мягкой пшеницы для условий Центра Нечерноземной зоны России.

Научная новизна исследований. В результате проведенных исследований впервые в условиях Центрального Нечерноземья дана сравнительная оценка 30 сортов яровой мягкой пшеницы различного эколого-географического происхождения в трех пунктах испытания, различных по почвенно-климатическим условиям с целью выделить формы с высоким адаптационным потенциалом.

Определены изменчивость, степень выраженности основных лимитирующих признаков в различных условиях выращивания, а также селекционная ценность сортов по экологическим группам и по отдельным сортам в частности.

Выделены сорта яровой мягкой пшеницы с комплексом наиболее ценных для условий Центрального Нечерноземья признаков и свойств. Путем вовлечения их в гибридизацию создан новый исходный материал.

Практическая ценность исследований. На основе комплексной оценки сортов яровой мягкой пшеницы различного происхождения в трех пунктах испытания (Московская, Владимирская и Рязанская области) в различные по уровню влагообеспеченности годы были выделены лучшие из них с высоким адаптационным потенциалом, как по уровню продуктивности, так и по качественным показателям.

С использованием в качестве родительских форм лучших сортов яровой пшеницы с комплексом лимитирующих хозяйственно-ценных признаков для условий Центрального Нечерноземья проведены скрещивания по 12 гибридным комбинациям. Созданы ценные селекционные линии, обладающие высокой продуктивностью, устойчивостью к наиболее вредоносным листовым болезням и хорошим качеством зерна.

К передаче на Государственное сортоиспытание подготовлена линия 426 (Юго-Восточная 2 х Московская 39).

Результаты исследований. Основные результаты работы были доложены на научно-практической конференции «Проблемы селекции и технологии возделывания зерновых культур» (Московский НИИСХ «Немчиновка», 2008 г.), на заседаниях научно-технического совета Московского НИИСХ «Немчиновка» (2003-2012 гг.).

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано четыре печатных работы, в том числе одна - в рецензируемом издании, рекомендованном ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 137 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из 6 глав, выводов, рекомендаций для селекционной практики, списка использованной литературы. Работа содержит 29 таблиц и 15 рисунков. Список литературы включает 176 источников, в том числе 21 на иностранных языках.

ГЛАВА 1. ЯРОВАЯ ПШЕНИЦА В ЦЕНТРАЛЬНОМ РАЙОНЕ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(обзор литературы)

1.1. Перспективы селекции яровой мягкой пшеницы для Центральных регионов Нечерноземной зоны Российской Федерации

При современном становлении рыночных отношений в Российской Федерации требуются новые подходы к организации увеличения производства сельскохозяйственной продукции, особенно зерна высокого качества. Развивающаяся интенсификация технологий возделывания сельскохозяйственных культур без наличия сортов, способных реализовать высокий потенциал продуктивности, не может обеспечить стабильного роста валового сбора зерна. В связи с возросшей ролью сорта, особенно для тех регионов, где постоянно влияние негативных природных факторов, лимитирующих урожайность, значительно повысились требования к селекции. Создаваемые сорта должны быть адаптированными к конкретным агроэкологическим условиям пластичными и стабильными. В стратегическом плане селекция ориентируется на то, чтобы «генотип мог доминировать над средой».

Ни по одному растению не проведено столь обширной селекционной работы как по пшенице. Многие из основных разделов теории селекции и генетики разрабатываются и разрабатывались на пшенице. На примере этой культуры можно видеть наглядно современное состояние теоретической селекции и генетики, проследить пути современной селекционной работы (Вавилов, 1935).

В настоящее время селекция достигла больших успехов в направлении повышения потенциала урожайности. У современных сортов он довольно высокого уровня — 6,5-8,0 т/га. Дальнейшее повышение урожайности селекционеры чаще всего связывают с созданием высокоинтенсивных

сортов, т.е. сортов, способных отвечать большими прибавками урожая на дополнительные вложения в агротехнику, и пластичных сортов, способных обеспечивать получение достаточно высоких урожаев зерна в различные по метеорологическим условиям годы (Голик, 1986). A.A. Жученко (1990), обобщая данные ряда авторов, приводит сведения по прогрессу за счет селекции от 20 до 70 %.

Современный уровень сельскохозяйственного производства предъявляет особенно высокие требования к сортам выращиваемых культурных растений. Земледелию нужны сорта новых типов, каких не знало раньше производство, с максимально возможной продуктивностью в тех или иных агроэкологических условиях (Головченко, 2001). Учеными разработаны теоретические основы возделывания системы сортов (Смиряев, 1983).

Огромное число селекционеров в различных странах мира создают собственные модели новых сортов. При этом стратегия селекционной работы в значительной степени зависит от того, какой видится селекционеру архитектоника растения по основным признакам и свойствам (Вавилов, 1935; Бурдун, Гуйда, 1977; Кумаков, 1985; Пыльнев, Нефедова, 1987; Молчан, 1993; Пыльнев, 1997; Кривобочек, 1998; Жученко, 2001; Коваль, Коваль и др., 2005).

Вавилов Н.И. считал, что селекция должна пройти 4 этапа: 1) подбор и внедрение в производство уже готовых сортов народной селекции, 2) создание сортов из местного материала путем отборов, 3) получение сортов при помощи гибридизации, 4) радикальное изменение структуры растений при использовании в скрещиваниях других родов и видов. Сейчас селекция яровой пшеницы вышла на 4 этап (Голик, 1986).

Сегодня речь идет не просто о создании новых сортов пшеницы, которые по урожайности будут значительно превышать стандартный сорт, а о сортах-экотипах, отличающихся наибольшей приспособленностью к местным условиям (Сюков, Вьюшков, Шевченко и др., 2006).

Для полной реализации достижений селекции новые сорта и технологии их возделывания должны быть взаимосвязаны и экологически ориентированы, то есть составлять функциональную целостность. Это требование появилось в связи с новым направлением селекции - созданием сортов с высоким потенциалом урожайности. Но для стабильного обеспечения потенциальной урожайности сорт должен обладать определенной пластичностью в отношении некоторых факторов среды. Большую ценность должны представлять сорта, способные обеспечивать стабильность урожайности за счет лучшей защиты от экологических стрессоров (Гончаренко, 1994).

Для яровой мягкой пшеницы важнейшим приоритетом «наряду с увеличением потенциальной продуктивности и экологической устойчивости, является повышение содержания белка, клейковины и хлебопекарных свойств» (Жученко, 2004). Сложность селекции обусловлена и тем, что повышение урожайности сопряжено со снижением показателей качества и с ее зависимостью от условий среды. Среди яровых зерновых культур в регионе Центра России мягкая пшеница является наиболее урожайной, и востребованной у производителей зерна.

1.2. Особенности селекции яровой мягкой пшеницы на стабильно высокий уровень продуктивности

Сокращение сроков создания новых сортов, сочетающих достаточно высокую и стабильную продуктивность, экологическую пластичность и устойчивость к комплексу стрессовых биотических и абиотических факторов среды, по-прежнему остается первоочередной задачей селекции (Гуляев, 1996; Жученко, 1988). Создание таких сортов традиционными методами требует длительного времени и огромных масштабов работы (Неттевич, 1998). Большое количество сортов, различающихся по многим признакам, дает возможность подобрать для каждого хозяйства с учетом почвенно-

климатических и экономических особенностей, предшественников, технологии возделывания, оптимальный сортовой состав, позволяющий получить максимально возможные урожаи высококачественного зерна. Так по данным С. Бороевича (1984), 50-60 % успеха в производстве данной культуры могут быть отнесены за счет селекционного улучшения и 40-50 % -за счет улучшения технологии. Тем не менее, A.A. Жученко (1990), обобщая данные ряда авторов, приводит сведения по прогрессу за счет селекции от 20 до 70 %, что в первую очередь связанно с агроклиматическими особенностями региона возделывания.

Следует отметить, что главное направление в селекции, определяющее перспективу возделывания яровой пшеницы в Нечерноземной зоне, связано, прежде всего, с повышением общего потенциала продуктивности данной культуры. В связи с этим, основное внимание в селекции яровой пшеницы в зоне нужно обратить на повышение массы зерна с колоса и устойчивости к полеганию (Неттевич, 1976). Следует отметить, что потенциальная урожайность современных сортов достигла довольно высокого уровня 10-12 т/га. При этом работы по селекции мягкой пшеницы на дальнейшее повышение урожайности связывают с созданием высокоинтенсивных сортов, то есть сортов, способных отвечать большими прибавками урожая на дополнительные вложения в агротехнику, и пластичных сортов, способных обеспечивать получение достаточно высоких урожаев зерна в различные по метеорологическим условиям годы. Интенсивность и пластичность являются в значительной мере альтернативными признаками. И, тем не менее, для большинства районов Российской Федерации и, в особенности, для Центрального Нечерноземья, обладающих неблагоприятными почвенно-климатическими условиями, речь может идти только о создании полуинтенсивных сортов (Пыльнев, 1997).

Основой для создания нового сорта на любом этапе селекционного процесса является материал, созданный предшествующей селекцией, подвергшийся жесткому отбору и приспособленный к местным условиям.

Под приспособленностью понимают высокую выживаемость в процессе вегетации и относительную стабильность признаков, определяющих продуктивность сорта (Цильке, 1975). Чем лабильнее факторы внешней среды, тем выше роль исходного материала в практической селекции. Это особенно относится к подбору в качестве исходного материала местных форм, наиболее пригодных к неблагоприятным факторам среды (Зыкин, 2002). Следует отметить, что успех селекции определяется наличием разнообразного исходного материала, источником которого является мировая коллекция, поэтому изучение ее является важным моментом селекционной работы. Коллекционный материал может быть включен в селекционные программы только после его всестороннего изучения в конкретных экологических условиях.

Известно, что продуктивность яровой пшеницы определяется многими слагаемыми эле�