Совершенствование сортов местного агроэкотипа в селекции озимой пшеницы на комплексную адаптивность и качество зерна в условиях степной зоны Южного Урала

Совершенствование сортов местного агроэкотипа в селекции озимой пшеницы на комплексную адаптивность и качество зерна в условиях степной зоны Южного Урала

Л.И. Краснова, д.с.-х.н., профессор,

С.И. Денисова, к.с.-х.н., Оренбургский ГАУ

В решении сложных задач современного растениеводства важная роль принадлежит адаптационной селекции [1]. Успех селекционной работы в значительной степени будет определяться характером исходного материала, полнотой изученности его и принципами подбора родительских форм при скрещивании.

Для решения селекционной проблемы — сочетания в сорте трудносовместимых признаков необходимо при гибридизации использовать принципиально новый исходный материал.

В этой связи целью исследований было создание исходного материала для дальнейшего селекционного совершенствования озимой пшеницы местного агроэкотипа по устойчивости к биотическим и абиотическим факторам в сочетании с высокой зерновой продуктивностью и качеством зерна.

Материал и методы исследований. Исследования проводились в 2007—2010 гг. на территории учебно-опытного поля Оренбургского ГАУ. Гидротермические условия в годы исследований были контрастными и отражали особенности климата региона.

Разнообразие погодных условий позволило выявить особенности адаптации первоначального исходного материала, в качестве которого были взяты полуинтенсивные сорта селекции ОГАУ (Оренбургская 105, Пионерская 32, Колос Оренбуржья), 12 сортов зерноградской селекции (ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко) и сортообразцы из мировой коллекции ВНИИРа (источники устойчивости к болезням и высокого качества зерна). Гидротермические условия 2007 г. сложились благоприятно не только для роста и развития озимой пшеницы, но и для интенсивного развития и распространения мучнистой росы и бурой ржавчины (эпифитотия). В 2009 г. наблюдалась засуха в фазу колошение — полная спелость. В 2010 г. жестокая засуха проявлялась на протяжении всего весенне-летнего периода вегетации. О характере адаптации сортов экологического сортоиспытания к негативному действию засухи в период формирования репродуктивных органов и элементов продуктивности судили по относительным значениям массы зерна колоса и урожайности в 2009 г. в сравнении с 2007—2008 гг.

Основным методом создания селекционного материала была внутривидовая гибридизация с эколого-географическими принципами подбора родительских форм для скрещивания с после-

дующим индивидуальным отбором во втором поколении из гибридных популяций и оценкой константных форм в сравнении со стандартным сортом Саратовская 90.

Результаты исследований. В условиях пониженного температурного режима 2008 г. в фазу всходы — конец осенней вегетации повышенную адаптивность, выразившуюся в формировании самой высокой зерновой продуктивности с единицы площади, проявили сорта: Пионерская 32, Ростовчанка 3 и Станичная (3,84-,62 т/га) [2]. Особенное внимание обращает на себя сорт Станичная, адаптивная пластичность которого во все годы полевого испытания проявилась в стабильном пребывании в группе высокопродуктивных сортов.

Засушливые условия 2009 г. в фазу колошение — полная спелость повлияли на выраженность элементов структуры урожая у сортов экологического испытания в сравнении с годами более благоприятными по гидротермическим режимам данного периода. Сорта Дон 95 и Ростовчанка 3 проявили достаточно высокую адаптивность по реализации урожайного потенциала. С учётом абсолютного и относительного значений массы зерна с колоса сорта местной селекции могут быть селекционно усовершенствованы при использовании в качестве источников по озернённости колоса — Ростовчанка 3, а по массе 1000 зёрен — Ермак. Оценивая состояние растений в фазу выход в трубку — колошение, наиболее засухоустойчивым можно назвать сорт Колос Оренбуржья.

Селекционную ценность в качестве исходного материала в местных условиях произрастания по сохранности продуктивных растений в период вегетации представляли сорта Зарница, Донской маяк, Дон 95, Донской сюрприз, Ермак, Пионерская 32.

По комплексной устойчивости к биотическим факторам местной зоны селекционно значимыми признаны сорта Зарница, Дон 93, Спартак; по устойчивости к мучнистой росе — Дон 105, к бурой ржавчине — Станичная.

Источниками высоких мукомольных качеств зерна и хлебопекарных свойств муки признаны сорта Дон 95 и Ростовчанка 3. Высокие хлебопекарные свойства имели также сорта Донской сюрприз и Зерноградка 11.

По результатам изучения сортообразцов мировой коллекции ВНИИРа выделены перспективные для селекции на комплексную адаптивность в сочетании с продуктивностью и качеством зерна сортообразцы: Хазарка (продуктивность, зимостойкость, устойчивость к мучнистой росе, натура зерна,

содержание белка и клейковины), KS90WGRC10 (раннеспелость, устойчивость к мучнистой росе и бурой ржавчине, натура зерна и содержание белка), Лютесценс 310 (раннеспелость, устойчивость к мучнистой росе и бурой ржавчине, содержание белка), Тарасовская остистая (продуктивность, устойчивость к мучнистой росе, натура зерна и содержание клейковины), Brigadier (натура зерна и содержание клейковины в зерне).

Выделенные наиболее перспективные сорто-образцы были вовлечены в скрещивания с сортами местной селекции для их дальнейшего совершенствования по комплексной адаптивности и качеству зерна. В качестве родительской формы в селекции на зимостойкость был взят районированный сорт Оренбургская 105; в селекции на засухоустойчивость, продуктивность в сочетании с зимостойкостью — перспективный сорт Колос Оренбуржья и районированный сорт Пионерская 32. По каждой гибридной комбинации проведены скрещивания двух типов — прямые и обратные.

Полученные гибриды оценивали по продолжительности вегетации, зимо- и засухоустойчивости, продуктивной кустистости, высоте растения; изменчивости различных признаков в связи с расщеплением.

Наиболее зимостойкими были гибридные популяции Оренбургская 105 х Ростовчанка 3 и Хазар-ка х Оренбургская 105, где в качестве обоих родителей использовали высокозимостойкие сорта.

Наиболее засухоустойчивыми были гибридные популяции Колос Оренбуржья х Ростовчанка 3 (в том числе и обратное скрещивание) и Колос Оренбуржья х Brigadier. Гибриды, полученные от скрещивания родительских форм Колос Оренбуржья и Ростовчанка 3, унаследовали устойчивость к засухе как в фазу выхода в трубку (источник Колос Оренбуржья), так и в период налива зерна (источник Ростовчанка 3).

Специфика изменчивости признаков в гибридных популяциях F2 определяла направление отбора родоначальных растений по каждой из них.

Усовершенствованная нами методика отбора родоначальных растений из гибридных популяций отличалась тем, что отбор начинали с фазы колошения (путём этикетирования растений одинаковой

группы спелости); по срокам колошения выделяли скоро- и среднеспелые растения без визуальных признаков поражения в год эпифитотий бурой ржавчиной и мучнистой росой; окончательный выбор элитных растений осуществляли в фазу полной спелости с учётом сравнительной оценки по выполненности и стекловидности зерна среди растений одинаковой группы спелости. Данная методика отбора элитных растений в засушливых условиях местной зоны повышает его эффективность по выделению ранне- и среднеспелых форм с отсутствием поражения бурой ржавчиной и мучнистой росой, с более качественным зерном.

Обобщающим показателем комбинационной способности родительских форм и ценности гибридных популяций было число константных гибридных форм, отобранных по комплексу хозяйственно ценных признаков; в т.ч. количество форм с участием определённой родительской формы по видам скрещивания на адаптивность, что позволило дать оценку базисному селекционному материалу.

Наибольшее количество элитных растений с комплексом хозяйственно ценных признаков отобрано по гибридной комбинации Колос Оренбуржья х Ростовчанка 3 как при прямом, так и при обратном скрещивании, что свидетельствует о её селекционной ценности (табл. 1).

Оценивая результаты отбора по всем гибридным популяциям, следует отметить положительную селекционную значимость в качестве родительской формы сорта местной селекции Колос Оренбуржья. В гибридных популяциях с его участием при прямых и обратных скрещиваниях было отобрано по комплексу хозяйственно ценных признаков 311 растений.

По результатам полевого испытания селекционных линий (СП-1) в условиях жестокой засухи (2010 г.) наиболее продуктивными были линии: lut 1607/61, lut 1604/26 и ert 1594/39. Масса зерна растения у них составила 2,8—2,9 г, тогда как у стандартного сорта — 1,3 г. Ведущими элементами зерновой продуктивности растения были продуктивная кустистость, число зёрен в колосе и масса 1000 зёрен (табл. 2). Причём все селекционные линии превзошли стандарт по массе зерна колоса как главного, так и бокового побегов.

1. Характеристика гибридных популяций

Гибридные популяции Проанализировано растений, шт. Выделено растений по комплексу хозяйственно ценных признаков

число %

Колос Оренбуржья х Ростовчанка 3 200 61 30,5

Ростовчанка 3 х Колос Оренбуржья 200 64 32,0

Колос Оренбуржья х Brigadier 170 43 25,3

Brigadier х Колос Оренбуржья 160 36 22,5

Колос Оренбуржья х Дон 95 161 16 9,9

Колос Оренбуржья х Зерноградка 11 203 46 22,7

Колос Оренбуржья х Хазарка 183 45 24,6

Оренбургская 105 х Ростовчанка 3 167 11 6,6

Хазарка х Оренбургская 105 202 54 26,7

2. Характеристика селекционных линий по элементам продуктивности и качеству зерна, СП-1, 2010 г.

Селекционные линии, стандарт Коэффициент продуктивного кущения Число зёрен в колосе, шт. Масса, г Стекловидность, % Показатель седи-мента-ции, мл

зерна колоса 1000 зёрен зерна расте- ния

Саратовская 90 (St) 1,4 20,7 0,60 29,03 1,3 67 80

ert 1594/24 (Колос Оренбуржья х Ростовчанка 3) 3,1 29,1 0,91 31,28 2,7 66 74

ert 1594/39 (Колос Оренбуржья х Ростовчанка 3) 3,1 31,2 0,98 31,14 2,8 68 64

ert 1597/34 (Ростовчанка 3 х Колос Оренбуржья) 2,7 30,0 0,90 29,62 2,4 63 70

lut 1601/20 (Колос Оренбуржья х Brigadier) 2,9 28,4 0,82 28,54 2,4 88 70

lut 1602/31 (Brigadier х Колос Оренбуржья) 2,3 25,9 0,72 28,00 1,7 73 65

lut 1607/51 (Колос Оренбуржья х Зерноградка 11) 2,4 35,0 1,04 29,58 2,4 71 60

lut 1607/61 (Колос Оренбуржья х Зерноградка 11) 3,3 35,7 1,03 28,95 2,9 75 64

lut 1604/26 (Колос Оренбуржья х Дон 95) 3,0 31,4 0,98 30,84 2,9 69 68

lut 1604/30 (Колос Оренбуржья х Дон 95) 2,5 30,7 0,97 31,00 2,4 71 72

3. Урожайность и её структура сортов и перспективных селекционных линий

озимой пшеницы, КП, 2010 г.

Сорт, селекционная линия Хозяйственная урожайность, т/га Отклонение от стандарта, ц/га Количество продуктивных стеблей, шт/м2 Коэффициент продуктивного кущения Масса зерна с колоса, г Число зёрен в колосе, шт. Масса 1000 зёрен, г

Саратовская 90 (Б!;) 1,55 - 342 1,38 0,65 22,30 29,59

Эритроспермум 1234-07 (Пионерская 32 х Светоч) х Пионерская 32 1,84 +0,29 380 1,49 0,75 24,01 31,00

Эритроспермум 785-08 (Пионерская 32 х Лют616) 1,80 +0,25 371 1,44 0,70 26,59 29,17

Эритроспермум 721-08 (Пионерская 32 х Лют616) 1,75 +0,20 371 1,45 0,70 25,72 29,92

Все селекционные линии СП-1 по стекловидно-сти зерна и по показателю седиментации отвечали требованиям сильных пшениц.

По результатам испытания селекционных линий в контрольном питомнике в 2010 г. выделены перспективные линии по комплексу хозяйственнобиологических признаков и свойств — Эритроспер-мум 1234-07 и Эритроспермум 785-08. В условиях жестокой засухи установлено, что селекционным путём повышена роль листьев и колоса в накоплении биомассы побега: доля листьев у селекционных линий в сравнении со стандартом увеличилась на 1,1—1,9%, доля колоса — на 1—6%. Отмечено увеличение роли стартовой массы колоса перед началом налива зерна. Перспективные линии имели более высокий, чем у стандарта, коэффициент прироста массы колоса (4,2—4,3 против 3,5), что характеризует их физиологическую природу адаптации в период налива зерна [2].

Наибольшую урожайность сформировали линии Эритроспермум 1234-07 (1,84 т/га) и Эритроспермум 785-08 (1,80 т/га) по сравнению со стандартом (1,55 т/га). Она определялась преимущественно количеством продуктивных стеблей на единице площади (380 и 371 шт/м2), а также элементами продуктивности колоса: массой зерна колоса (0,75 и 0,70 г), числом зёрен в колосе (24,01 и 26,59 шт.) и массой 1000 зёрен (31,00 и 29,17 соответственно) (табл. 3).

Селекционные линии КП по большинству показателей (натура зерна, стекловидность, содержание клейковины) отвечали требованиям сильных пшениц.

Таким образом, представленная хозяйственнобиологическая характеристика селекционных линий СП-1 и КП в условиях жестокой засухи весенне-летнего периода вегетации доказывает перспективность и целесообразность их дальнейшего изучения и использования для селекционного совершенствования местного агроэкотипа озимой пшеницы.

Выводы. На основе полученных результатов в селекционной практике озимой пшеницы в условиях степной зоны Южного Урала предлагаем в качестве исходного материала на комплексную адаптивность и качество зерна использовать на базе сортов местной селекции сорта ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко: Станичная, Ермак, Зарница, Дон 105, Ростовчанка 3, Дон 95, Донской сюрприз, Зерноградка 11 и сортообразцы из мировой коллекции ВНИИРа: Хазарка, Мироновская 31, Brigadier.

Наиболее ценными по количеству отобранных генотипов, сочетающих устойчивость к совместно действующим абиотическим и биотическим факторам, неблагоприятным для роста и развития озимой пшеницы, являются созданные гибридные популяции Колос Оренбуржья х Ростовчанка 3, Колос Оренбуржья х Brigadier (в том числе и об-

ратные скрещивания), Колос Оренбуржья х Дон 95, Колос Оренбуржья х Зерноградка 11, Колос Оренбуржья х Хазарка.

Для повышения эффективности отбора из гибридных популяций элитные растения следует отбирать в фазу колошения без признаков поражения болезнями с последующей выбраковкой их в фазу полной спелости по выполненности и стекловидности зерна среди растений одного срока колошения.

В конкурсное сортоиспытание переданы перспективные высокопродуктивные селекционные

линии, сочетающие устойчивость к наиболее распространённым болезням и высокое качество зерна. Использование этих линий в дальнейшем селекционном процессе позволит усовершенствовать сорта озимой пшеницы местного агроэкотипа.

Литература

1. Жученко A.A. Адаптивная система селекции растений (эколого-генетические аспекты). М.: Изд-во РУДН, 2001. Т. 1. 784 с.

2. Денисова С.И. Оценка исходного материала в селекции озимой пшеницы на комплексную адаптивность и качество зерна в условиях степной зоны Южного Урала: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук. Пенза, 2012. 23 с.