Создание исходного материала для селекции пшеницы методом отдаленной гибридизации в условиях Северного Зауралья

36

Аграрный вестник Урала

№ 6 (48), 2008 г.

Земледелие

СОЗДАНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ПШЕНИЦЫ МЕТОДОМ ОТДАЛЕННОЙ ГИБРИДИЗАЦИИ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ

Г.В. ТОБОЛОВА,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент,

Н.А. АСТАШЕВА,

Тюменская ГСХА, г Тюмень

Ключевые слова: гибридизация, вид, генотип, селекция пшеницы, Северное Зауралье.

В результате интенсивного развития селекции у большинства современных коммерческих сортов пшеницы отсутствуют многие свойства и признаки, нужные самим растениям в борьбе за существование и распространение. В этой связи расширение спектра генетической изменчивости возделываемых сортов мягкой и твердой пшеницы, особенно в отношении дефицитных признаков устойчивости к болезням и абиотическим факторам, а также повышенного качества зерна путем привлечения новых генов из всего существующего в природе генетического разнообразия - главная задача отдаленной гибридизации [1,2].

Значение отдаленной гибридизации для науки и практики трудно переоценить. С теоретической точки зрения это проблема эволюции филогенеза различных групп растений, с практической - получение новых форм растений, обладающих принципиально новыми хозяйственно-ценными признаками (устойчивость к фитопатогенам и стрессовым факторам) [3,4].

Из всего видового разнообразия рода Triticum L. наибольший практический интерес в условиях Северного Зауралья вызывают тетраплоидные пшеницы с геномом Au B.

Персидская пшеница (Triticum persicum Vav. ex Zhuk. или Triticum carthlicum Nevski.), открытая Н.И. Вавиловым в 1912 году, является ценным исходным материалом. Она обладает важными признаками - устойчивостью к бурой ржавчине и мучнистой росе, способностью созревать при пониженных температурах и формировать зерно с высоким содержанием белка.

Колосья персидской пшеницы по морфологическим признакам сходны с мягкой. Характерной особенностью T. persicum является наличие остей на колосковых чешуях. Стержень колоса узкий, тонкий, гибкий, слабоопушенный или голый. Зерна чаще красные, по размеру средние или мелкие. Образ жизни - яровой.

Ряд исследователей отмечали, что персидская пшеница была мало ис-

пользована в селекции и что её необходимо вовлекать в скрещивания не только с твердой, но и с мягкой пшеницей [5,6].

Твердая пшеница (Triticum durum Desf.) имеет большее производственное значение и занимает второе место в мире по посевным площадям. От мягкой пшеницы ее легко отличить по отсутствию вдавленности у основания колосковой чешуи. Твердая пшеница имеет прочное прикрепление остей. Она более устойчива к грибным болезням, чем мягкая. Образ жизни -яровой, реже - полуозимый и озимый. Генетическая совместимость твердой пшеницы с тетраплоидными видами с геномами Au B доказана. Об этом свидетельствуют спонтанные гибриды, возникающие при естественном скрещивании её с T. dicoccum, T. turgidum, T. persicum и T. polonicum в посевах [7,8].

Цель и методика исследований

В условиях Северного Зауралья в 2006 - 2007 годах в коллекционном питомнике изучалось 47 сортообраз-цов персидской пшеницы и 20 сортов твердой пшеницы различного эколо-го-гео графического происхождения, полученных из Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вавилова [9,10,11].

Погодные условия в годы исследований были различными. Весна

2006 года была ранней, но затяжной. Повышенный температурный режим и отсутствие осадков в первой половине мая способствовали быстрому поспеванию почвы. Июль и август характеризовались холодной дождливой погодой в первой и третьей декадах, и сухой - во второй. В целом 2006 год был неблагоприятным для роста и развития растений пшеницы, сорта затянули вегетацию на 12-14 дней. В

2007 году весна была дружной, но осадков выпало выше нормы на 66,9 мм. В июне высокая температура воздуха и низкая влажность почвы привели к угнетению растений. Июль был жарким, с высокой влажностью во второй декаде. Среднесуточная температура августа составила 17,4оС,

осадков выпало ниже нормы, поэтому созревание пшеницы прошло в оптимальных условиях.

Лучшие сортообразцы T. persicum и сорта T. durum были включены в гибридизацию в соответствии с селекционной программой кафедры технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства Тюменской ГСХА. В скрещивания в 2006 году были вовлечены четыре сортообраз-ца персидской пшеницы, превышающих сорт Новосибирская 15 по массе 1000 зерен на 8 грамм и по содержанию белка - на 1,1-2,5 %. Это К-7881 (var. persicum), К-7887 (var. persicum), К-17581 (var. rubiginosum) и К-32484 (var. persicum).

В 2007 году в скрещиваниях наряду с персидской пшеницей К-17555 (var. rubiginosum) и К-32484 (var. persicum) участвовали два сорта твердой пшеницы К-58101 (var. melanopus) и К-8787 (var. melanopus). В гибридизации применяли диаллельные скрещивания, опыление материнских растений проводили свободно-групповым методом по П.П. Лукьяненко.

Результаты исследований

В 2006 году было прокастрировано 3166 цветков по 12 комбинациям (6 прямых, 6 обратных скрещиваний).

Анализ гибридных популяций показал, что завязываемость зерен в прямых комбинациях изменялась от 19,8% до 64,2% (таблица 1). В обратных скрещиваниях она варьировала от 6,6% до 75,9%. Высокий процент завя-зываемости как при прямом (64,2%), так и при обратном скрещивании (69,1%) показала комбинация (К-7881 х К-17581). Во всех комбинациях, кроме (К-7887 х К-17581), процент удачи в прямых скрещиваниях был выше, чем при обратных. Измерения температуры и влажности воздуха во время гибридизации показали, что высокая температура во время цветения (21,5-24,4оС), наряду с особенностями генотипа, привела к снижению жизнеспособности пыльников и завязывае-мости гибридных зерен.

В 2007 году было прокастрировано

Hybridization, kind, genotype, selection of wheat, Northern Trans Urals Area.

№ 6 (48), 2008 г.

Аграрный вестник Урала

37

Земледелие

Рисунок 1. Питомник гибридизации, 2006 год

1037 цветков по 9 комбинациям (6 прямых, 3 обратных). Как видно из таблицы 2, количество завязавшихся зерен при прямых и обратных скрещиваниях варьировало меньше, чем в 2006 году.

Процент удачи при внутривидовом скрещивании сортов твердой пшеницы был выше на 10,7%, чем аналогичные скрещивания у сортообразцов персидской пшеницы. При межвидовых скрещиваниях процент удачи был не высоким как при обратных, так и при прямых скрещиваниях (23,5 - 38,3%). Низкий процент завязываемости гибридных зерен обусловлен не только генетическими особенностями, но и высокой температурой и повышенной влажностью во время гибридизации.

Извлеченные пыльники высыхали через 30 минут. Среднесуточная температура воздуха в этот период изменялась от 22,4 до 24,6°С и составила за декаду 22,6 оС, что на 3,8оС выше многолетних данных.

Процент завязавшихся зерен составил в среднем по прямым и обратным скрещиваниям между видами 26,8-31,2%, а в пределах одного вида -49,2%.

Выводы

Таким образом, полученные гибриды Р0 и Р1 будут высеяны в гибридологическом питомнике и использованы в дальнейшем при создании сортов мягкой пшеницы для условий Северного Зауралья.

Гибридизация персидской пшеницы, 2006 год

Таблица 1

Номер комбинации Количество кастрированных цветков, шт. Количество завязавшихся семян, шт. Процент удачи, %

прямые скрещива- ния обратные скрещива- ния прямые скрещива- ния обратные скрещива- ния прямые скрещива- ния обратные скрещива- ния

1. К-7881 х К-32484 252 298 126 54 50,0 18,1

2. К-7881 х К-7887 244 332 144 60 59,0 18,1

3. К-7881 х К-17581 274 288 176 199 64,2 69,1

4. К-7887 х К-32484 328 314 65 46 19,8 14,6

5. К-7887 х К-17581 246 216 63 164 25,6 75,9

6. К-17581 х К-32484 222 152 67 10 30,1 6,6

Таблица 2

Итоги межвидовой гибридизации, 2007 год

Номер комбинации Количество кастрированных цветков, шт. Количество завязавшихся зерен, шт. Процент удачи, %

прямые скрещи- вания обратные скрещи- вания прямые скрещи- вания обратные скрещива- ния прямые скрещи- вания обратные скрещи- вания

1 К-17555(П)х К-32484(П) 110 - 45 - 40,9 -

2 К-17555(П)х К-8787(Т) 120 100 46 24 38,3 24,0

3 К-17555(П)х К-58101 (Т) 119 110 28 33 23,5 30,0

4 К-8787 (Т)х К-58101 (Т) 124 120 64 56 51,6 46,7

5 К-8787 (Т)х К-32484(П) 1 34 - 55 - 41,0 -

6 К-581 01(Т)х К-32484(П) 1 00 - 35 - 35,0 -

Литература

1. Гуляев ГВ., Дубинин А.П. Селекция и семеноводство полевых культур с основами генетики. - М.: Колос, 1980. - 375 с.

2. Гуляев Г.В. Генетика. - М.: Колос, 1984. - 351 с.

3. Жученко А.А., Гужов ЮЛ., Пухальский В.А. др. Генетика. - М.: КолосС, 2004. - 480 с.

4. Пухальский В.А. Введение в генетику. - М.: КолосС, 2007. - 224 с.

5. Лутова Л.А., Проворов Н.А., Тиходеев О.Н. и др. Генетика развития растений. - СПб.: Наука, 2000. - 539 с.

6.Смиряев А.В., Кильчевский А.В. Генетика популяций и количественных признаков. - М.: КолосС, 2007. - 272 с.

7. Дорофеев В.Ф., Удачин РА., Семенова Л.В. и др. Пшеницы мира. - Л.: ВО Агропромиздат. Ленинградское отделение, 1987. - 560 с.

8. Гончаров Н.П. Сравнительная генетика пшениц и их сородичей. - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2002. - 252 с.

9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Агропромиздат. 1985. - 351 с.

10. Методика по изучению мировой коллекции пшеницы Всероссийского института растениеводства им. Н.И. Вавилова (1977 г.).

11. Международный классификатор СЭВ рода Тпйсит 1_. (1984 г.).