Подбор исходного материала в селекции озимого ячменя на устойчивость к полеганию и болезням

УДК 631.527 : 633.16.004.12

ПОДБОР ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА В СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ПОЛЕГАНИЮ И БОЛЕЗНЯМ

© 2015 г. А.С. Ерешко, В.Б. Хронюк, А.А. Сильченко

Устойчивость к полеганию и болезням - важнейшие хозяйственно-биологические признаки, во многом определяющие величину урожая. Потери зерна ячменя при полегании и поражении растений болезнями в отдельные годы могут достигать от 0,5 до 1 и более тонн с гектара. Поэтому поиску доноров с высокими показателями проявления этих признаков при изучении коллекции озимого ячменя придавалось большое значение.

К сожалению, оценить изучаемый материал в полевых условиях на устойчивость к полеганию из -за его отсутствия в годы исследований не удалось. Поэтому, зная, что с уменьшением высоты растений устойчивость к полеганию возрастает, мы производили соответствующие замеры.

Исследованиями установлено, что высота растений сильно колеблется в зависимости от метеоусловий года. В сухие и жаркие годы (2011-2013 гг.) она, в лучшем случае, достигает 80 см, поэтому полегания у изученных образцов в эти годы не отмечалось.

В среднем за годы исследований высота растений озимого ячменя в изучаемой коллекции колебалась от 50 до 80 см. Большинство сортообразцов сформировало соломину в пределах 51-65 см. В эту группу вошли сорта и линии краснодарской селекции - Циклон, Новатор, Секрет, Зачёт, Бастион, Романс, Михайло, Павел, Хуторок, Спринтер, Стратег, Зимур, КубАгро-1, 388-2, 385-1, 397-4, 386-1, 386-2, 388-1; сорта селекции ВНИИЗК - Полёт, Жигули, Тимофей, Тигр; сорта Трудивник (Украина), Эспада (СНИИСХ), образцы из Болгарии - DAI 04177, DAI97 и Чехии - SG-L 97/04/05. Они представляют большой интерес для практической селекции.

Полукарликовые образцы VA04B-160 (США), DAI03940, DAI03468 (Болгария) с высотой соломины 30-45 см, к сожалению, в полевых условиях показали слабую зимостойкость. Не исключая их селекционной ценности в селекции на устойчивость к полеганию, их можно использовать для получения промежуточных форм с последующими беккроссами на зимостойкость.

Наиболее контрастными для оценки сортообразцов по устойчивости к болезням были 2011 и 2012 годы. Не исключая селекционную ценность отдельных образцов озимого ячменя, толерантных к той или иной болезни и проработав большой коллекционный материал, нам удалось выделить сорта и линии, сочетающие устойчивость к мучнистой росе и гельминтоспориозу. В первую очередь, это сорта из КНИИСХ: Циклон, Радикал, Бастион и сорта ВНИИЗК: Жигули и Полет. На примере представленных сортов становится вполне вероятной возможность получения трансгрессивных форм с комплексной устойчивостью к распространённым в зоне болезням.

Ключевые слова: озимый ячмень, сорт, высота растений, устойчивость к полеганию, устойчивость к болезням, комплексная устойчивость.

Resistance to downfall and disease is the most important economic-biological feature, that largely determine the value of the crop. Barley loss from downfall and plants diseases in some years can reach 0,5 to 1 and more tons per hectare. Therefore, the search for donors with high occurrence of these symptoms in the winter barley collection study attach great importance.

Unfortunately, evaluation of the material under study in the field conditions for downfall resistance due to its lack during research years has failed. Therefore, knowing that with a decrease in plant height increases downfall resistance, we have made the appropriate measurements.

Research has established that the plants height varies widely depending on the weather conditions of the year. In dry and hot years (2011-2013) it is in the best case, up to 80 cm, so the downfall of the studied samples in those years was not noted.

On average for the years of research winter barley plant height in the studied collection ranged from 50 to 80 cm. Most accessions formed straw with width within the 51-65 cm. This group includes varieties of Krasnodar selection line: Zyklon, Novator, Secret, Zachot, Bastion, Romance, Mikhailo, Pvel, Khutorok, Sprinter, Strateg, Zimur, KubAgro-1, 388-2, 385-1, 397-4, 386-1, 386-2, 388-1; of ASRIGC variety selection - Polet, Zhiguli, Timofei, Tiger; Trudivnik grade (Ukraine), Espada (SNIISKH), samples from Bulgaria - DAI 04177, DAI97 and the Czech Republic - SG-L 97/04/05. They are of great interest for practical selection.

Semi-dwarf sample as VA04V-160 (USA), DAI03940, DAI03468 (Bulgaria), with a straw height of 30-45 cm, unfortunately, under field conditions showed a weak wintering-resistant. Without excluding the their selection value in breeding for resistance to downfall, they can be used to produce intermediate forms, followed by back-crosses at the winter hardiness.

The most contrasting to assess samples for diseases resistance were the years of 2011 and 2012. Without excluding the breeding value of individual winter barley samples that are tolerant to a particular disease, and, having worked with a large collection material, we were able to identify varieties and lines, combining resistance to powdery mildew and helminthosporium. The first there are ASRIGC varieties: Cyclone, Radical, Bastion and VNIIZK varieties: Zhiguli and Polet. On the presented varieties example there is quite probable the possibility of transgressive forms achievement with complex resistance to diseases common in the area.

Key words: winter barley, variety, plant height, downfall resistance, disease resistance, combined resistance.

Введение и цель работы.

Устойчивость к полеганию и болезням -это важнейшие хозяйственно-

биологические признаки, во многом определяющие величину урожая. По имеющимся литературным данным, потери зерна ячменя при полегании и поражении растений болезнями в отдельные годы могут достигать от 0,5 до 1 и более тонн с гектара [Шевцов В.М., 1980, 1982; Ерешко А.С., 2005; Кузнецова Т.Е., 2006; Чепец ЕС., Чепец С.А., 2014]. При этом ухудшаются технологические качества семян, снижается их всхожесть [Трофимовская А.Я., 1972; Welling B., 1985].

Методика исследований. Полевые исследования проводили в 2010-2013 гг. в научном севообороте Азово-Черномор-ского инженерного института согласно Методике Государственного

сортоиспытания РФ. Все наблюдения, учеты и анализы проводили по общепринятым методикам.

В качестве объектов для изучения использовали сортообразцы мировой коллекции Всероссийского научно-исследователь-ского института

растениеводства (ВНИИР, г. Санкт-Петербург), а также новые сорта и линии научно-исследовательских учреждений юга России: Краснодарского НИИСХ им. П.П. Лукьяненко, Ставропольского НИИСХ, Одесского селекционно-генетического института и Всероссийского НИИ зерновых культур им. И.Г. Калиненко.

К сожалению, оценить изучаемый материал в полевых условиях на

устойчивость к полеганию в годы исследований не представилось возможным, поэтому помня, что основной путь повышения устойчивости к полеганию, прежде всего, связан с уменьшением высоты растений, этим замерам мы придавали особое значение.

Методика, результаты

исследований и их обсуждение. В условиях 2011 года высота растений варьировала от 27 до 77 см. Подавляющее большинство сортов и образцов сформировали соломину в пределах 66-80 см (рисунок 1). В эту группу, преимущественно, вошли сорта и линии селекции Краснодарского НИИСХ. Из сортов Всероссийского НИИЗК в группу среднерослых Мастер, Ларец, Жигули и Тигр. Из образцов зарубежной селекции выделился сорт Lomerit.

Группу низкорослых сортов составили 25 образцов озимого ячменя. В эту группу вошли сорта Полёт, Жигули, Тимофей (ВНИИЗК), Абориген, Трудивник (ОСГИ, Украина). Представителями зарубежной селекции были сорта и линии из США (NB 03435, NB 03439, NB 018163, VA 04B-180, Angela, Атагепа, Бронскайли, Хани), Болгарии (DAI 03530, DAI 04177, DAI97), Чехии (SG-L 97/04/05, SG-L 0015/06), Германии (Циндерелла, Хайлат). И только у 4 коллекционных образцов озимого ячменя высота была меньше 50 см. Эта группа была представлена линиями из Болгарии (DAI03940, DAI 03468), США ^04В-160), сортом КубАгро-1 (КубГАУ) и линией 390-1 селекции КНИИСХ.

Рисунок 1 - Распределение обра

В 2012 году высота растений озимого ячменя изменялась в таких же пределах (24 -71 см). Однако большинство сортов и образцов сформировали соломину ниже 50 см (25 шт.) и в пределах 51-65 см (35 шт.). Наиболее высокорослыми в условиях засушливого года были всего 4 образца, высота растений которых находилась в пределах 66-80 см.

Высота соломины стандартных сортов Мастер (ВНИИЗК) и Добрыня 3 (КНИИСХ) составила 64 и 62 см соответственно. На одном уровне и близкими к ним были сорта селекции КНИИСХ (Козырь, Хуторок, Кондрат, Фёдор, Рубеж, Самсон, линия 400-1), ВНИИЗК (Тимофей), СНИИСХ (Андрюша).

В условиях 2013 года у 26 сортов и образцов в изучаемой коллекции этот важный признак колебался в пределах 51-65 см и у 38 - в пределах 66-80 см. В последнюю группу вошли в основном все сорта и линии селекции КНИИСХ, за исключением сортов Циклон, Бастион, Романс, Михайло, Павел, Кондрат, Спринтер, Стратег, которые находились на одном уровне со стандартным сортом Мастер (ВНИИЗК). На уровне другого стандартного сорта Добрыня 3 с высотой

>в озимого ячменя по высоте растений соломины 71 см находились следующие коллекционные образцы: сорта Козырь, Новатор (КНИИСХ), Абориген (ОСГИ, Украина) и линия NB 03435 из США. Близкими к нему были Платон, Рубеж, Гордей, Лазарь (КНИИСХ), Полёт, Тигр (ВНИИЗК), линии DAI 03530, DAI 4177, DAI 97, SG-L 0015/06 (Чехия).

В среднем за годы исследований высота растений озимого ячменя в изучаемой коллекции колебалась от 50 до 80 см. Большинство сортообразцов сформировало соломину в пределах 51-65 см. В эту группу вошли сорта и линии краснодарской селекции - Циклон, Новатор, Секрет, Зачёт, Бастион, Романс, Михайло, Павел, Хуторок, Лазарь, Спринтер, Стратег, Зимур,

КубАгро-1, 388-2, 385-1, 397-4, 400-1, 386-1, 386-2, 388-1; сорта селекции ВНИИЗК - Полёт, Жигули, Тимофей, Тигр; сорта Трудивник (Украина), Эспада (СНИИСХ), образцы из Болгарии - DAI 04177, DAI97 и Чехии - SG-L 97/04/05. Из всей изучаемой коллекции у 25 сортов высота растений варьировала в пределах 66-80 см, половина из которых селекции КНИИСХ (Радикал, Вавилон, Козырь, Добрыня 3, Кондрат, Фёдор, Платон, Рубеж, Гордей, Самсон), 2 сорта селекции

ВНИИЗК: стандартный сорт Мастер и Ларец, а также зарубежные сортообразцы Бронскайли (США), Циндерелла, Хайлат (Германия), SG-L 0015/06 (Чехия).

Необходимо отметить, что многие из них в ранее проведённых исследованиях, в годы хорошей влагообеспеченности полегали, снижая при этом урожай. Для практической селекции наибольший интерес представляют образцы, условно названные нами низкорослыми, с высотой соломины 51-65 см. Согласно качественно-количест-венной шкале, принятой в ВИРе (1981), этой группе сортов при комплексной оценке признаков можно отдать средние баллы устойчивости к полеганию (7, 6, 5 баллов), а с высотой 6680 см - низкие баллы (4, 3, 2, 1). Полукарликовые образцы VA04В-160 (США), DAI03940, DAI03468 (Болгария), получившие наивысший балл (9 и 8), к сожалению, в полевых условиях показали слабую зимостойкость. Не исключая их селекционной ценности в селекции на устойчивость к полеганию, их можно использовать для получения

промежуточных форм с последующими беккроссами на зимостойкость.

Значительным фактором, ежегодно вызывающим ощутимый недобор урожая зерна ячменя, является поражение его мучнистой росой и гельминтоспориозом. Потери в урожае в различных почвенно-климатических зонах Северного Кавказа от этих болезней могут достигать 15-20 и более процентов. Наиболее радикальным, экономически выгодным и экологически безвредным для окружающей среды методом борьбы с болезнями является селекция устойчивых сортов. Н.И. Вавилов (1965) отмечал: «Среди мер защиты растений от разнообразных заболеваний, вызываемых паразитическими грибами, бактериями, вирусами, а также различными насекомыми, наиболее

радикальным средством борьбы является введение в культуру иммунных сортов или создание таковых путём скрещивания».

Учитывая сложный расовый состав возбудителей болезней, появлению новых, более агрессивных рас, необходим постоянный поиск источников иммунитета, при этом, по мнению ряда исследователей, особенно возрастает надёжность их выявления в конкретных условиях, где ведутся селекционные работы [Гаркавый П.Ф.,

Кирдогло Е.К., 1980; Репко Н.В., 2009]. Учитывая это, при изучении коллекции особое внимание уделяли оценке образцов по устойчивости к наиболее распространённым в зоне болезням - к мучнистой росе и гельминтоспориозу.

В 2011 и 2012 годах балл устойчивости к мучнистой росе варьировал в пределах 3-9 баллов (рисунок 2).

В 2011 году у 18 образцов озимого ячменя был отмечен максимальный балл устойчивости к этому патогену. В этой группе преобладающими стали сорта и линии селекции КНИИСХ: Циклон, Радикал, Вавилон, Секрет, Бастион, Козырь, Романс, Гордей, Самсон, 385-1, 397-4, 400-1, 388-1, 390-1, из местных сортов - Полёт и Жигули.

В условиях 2012 года высокий балл устойчивости к мучнистой росе отмечен лишь у 3 сортов: Секрет, Бастион (КНИИСХ) и Жигули (ВНИИЗК), что делает их весьма ценными в селекции на резистентность к этой болезни.

Большой интерес представляют также сорта и линии с полевой устойчивостью на уровне 7 баллов. Так, в 2011 году их число составило 22, из которых представителями отечественной селекции были Новатор, Павел, Хуторок, Платон, Лазарь, Спринтер, Зимур, КубАгро-1 (КНИИСХ), Мастер и Тимофей (ВНИИЗК).

Рисунок 2 - Распределение образцов озимого ячменя по устойчивости

к мучнистой росе

Из образцов зарубежной селекции в эту группу вошли образцы из США (линии NB 018163, VA 04B-180, VA04B-160, сорт Атагепа), Болгарии (DAI 04177, DAI97, DAI03940, DAI03468), Германии (Циндерелла). В условиях 2012 года устойчивостью на уровне 7 баллов обладали 10 сортов и образцов. Большинство из них представлено сортами КНИИСХ: Циклон, Радикал, Вавилон, Романс, Михайло, Лазарь, линия 390-1). Из США выделился сорт Хани, из Чехии -линия SG-L 97/04/05. Все остальные сорта и образцы, в том числе и стандарты, по устойчивости к этой болезни были на уровне 3-5 баллов, составив примерно от 40 до 50% от общего объёма изучаемых.

Оценивая изучаемый исходный материал по устойчивости к гельминтоспориозу, нами было выделено 13 сортов и образцов с высокой устойчивостью к этой болезни (9 баллов) (рисунок 3). Подавляющее большинство из них сорта КНИИСХ (Циклон, Радикал, Новатор, Секрет, Бастион, Романс, линия 385-1), образцы из США (NB 018163, Хани). Из сортов местной селекции высокую устойчивость имел сорт Жигули, который в течение двух лет показал высокую устойчивость не только к гельминтоспориозу, но и к мучнистой росе, что очень ценно в селекции на эти признаки [Harlan I.R., 1968; Гешеле Э.Э., 1971].

Таблица 1- Сорта и образцы озимого ячменя с комплексной устойчивостью к болезням,

среднее за 2010-2012 гг.

Рисунок 3 - Распределение образцов озимого ячменя по устойчивости к гельминтоспориозу

№ Сорт, образец Происхождение Устойчивость к болезням, баллы

п/п мучнистая роса гельминтоспориоз

1 Мастер, 81. ВНИИЗК, Россия 5 5

2 Жигули ВНИИЗК, Россия 9 9

3 Полёт ВНИИЗК, Россия 7 6

4 Циклон КНИИСХ, Россия 8 8

5 Радикал КНИИСХ, Россия 8 8

6 Вавилон КНИИСХ, Россия 8 7

7 Секрет КНИИСХ, Россия 9 8

8 Бастион КНИИСХ, Россия 9 7

9 Романс КНИИСХ, Россия 8 8

10 Козырь КНИИСХ, Россия 7 7

11 Зачёт КНИИСХ, Россия 7 7

12 Л-385-1 КНИИСХ, Россия 7 7

13 Л-390-1 КНИИСХ, Россия 8 7

14 Хани США 6 7

15 Sg-L97/04/05 Чехия 8 6

Хорошую устойчивость к

гельминтоспориозу (7 баллов) в годы его максимального проявления (2011-2012 гг.) имели сорта селекции КНИИСХ: Вавилон, Козырь и КубАгро-1; из ВНИИЗК -Тимофей. Сорта Мастер и Добрыня 3, используемые в наших исследованиях в качестве стандартов, в 2011 году показали устойчивость на уровне 7 и 6 баллов соответственно, а в 2012 году попали в группу слабоустойчивых к

гельминтоспориозу с оценкой в 3-4 балла.

Устойчивость на уровне 3 баллов в 2011 году отмечена у 2 сортов, в 2012 году слабоустойчивыми были 23 образца.

Выводы. Исходя из представленных данных, напрашивается вывод, что сочетание устойчивости к различным болезням, намного бы упростившее работу селекционеров, у сортов озимого ячменя -явление крайне редкое. Слабая

восприимчивость к одной из болезней, как правило, сопровождается сильной восприимчивостью к другой. Не исключая селекционную ценность отдельных сортов, толерантных к той или иной болезни, и проработав большой коллекционный материал, нам удалось выделить образцы, сочетающие устойчивость к мучнистой росе и гельминтоспориозу (таблица). На примере представленных сортов становится вполне вероятной возможность получения трансгрессивных форм с комплексной устойчивостью к

распространённым в зоне болезням.

Литература

1. Вавилов, Н.И. Избранные труды / Н.И. Вавилов. - Москва; Ленинград: Наука, 1965. - 786 с.

2. Гарькавый, П.Ф. Методические указания по изучению иммунитета ячменя к пыльной головне и селекции устойчивости сортов / П.Ф. Гаркавый, Е.К. Кирдогло; Всесоюз. селекц.-генет. ин-т. -Одесса, 1980. - 28 с.

3. Гешеле, Э.Э. Методическое руководство по фитопатологической оценке зерновых культур / Э.Э. Гешеле. -Одесса: Б.И., 1971. - 179 с.

4. Ерешко, А.С. Ячмень: от селекции к производству / А.С. Ерешко. - Ростов-на-Дону: ООО «Терра», 2005. - 184 с.

5. Репко, Н.В. Селекция озимого ячменя на зимостойкость и продуктивность / Н.В. Репко. - Краснодар: КубГАУ, 2009. -146 с.

6. Трофимовская, А.Я. Ячмень (эволюция, классификация, селекция) / А.Я. Трофимовская. - Ленинград: Колос, 1972. - 296 с.

7. Чепец, Е.С. Урожайность и качество зерна озимой пшеницы в зависимости от норм высева / Е.С. Чепец, С.А. Чепец // Сельское, лесное и водное хозяйство. -2014. - № 7 (34). - С. 32-35.

8. Шевцов, В.М. Глубина залегания узла кущения и зимостойкость озимого ячменя / В.М. Шевцов, Н.В. Серкин // С.-х. биология. - 1980. - Т. 15. - № 4. - С. 539543.

9. Шевцов, В.М. Селекция ячменя на Северном Кавказе: автореферат диссертации доктора с.-х. наук / В.М. Шевцов. - Немчиновка, 1982. - 35 с.

10. Harlan, I.R. On the origin of barley // Agricultur. Handbook, № 338. -Washington, 1968. - P. 47.

11. Welling, B. Lejesaedogkornkvalitei // Tiddskr. - Planteavi. - 1985. - Vol. 79. -№ 2. - P. 243-253.

References

1. Vavilov N.I. Izbrannye trudy [Selected papers], Moskva, Leningrad: Nauka, 1965, 786 p.

2. Garkavyj P.F., Kirdoglo E.K. Metodicheskie ukazanija po izucheniju immuniteta jachmenja k pyl'noj golovne i selekcii ustojchivosti sortov [Methodical instructions on the study of barley immunity to loose smut and varieties resistance selection], Vsesojuz. selekc.-genet. in-t, Odessa, 1980, 28 p.

3. Geshele Je.Je. Metodicheskoe rukovodstvo po fitopatologicheskoj ocenke zernovyh kul'tur [Methodological instructions for the phytopathological assessment of grain crops], Odessa: B.I., 1971, 179 p.

4. Ereshko A.S. Jachmen': ot selekcii k proizvodstvu [Barley: from selection to production], Rostov-na-Donu: OOO «Terra», 2005, 184 p.

5. Repko N.V. Selekcija ozimogo jachmenja na zimostojkost' i produktivnost' [Селекция озимого ячменя на зимостойкость и продуктивность], Krasnodar: KubGAU, 2009, 146 p.

6. Trofimovskaja A.Ja. Jachmen' (jevoljucija, klassifikacija, selekcija) [Barley (evolution, classification, selection)], Leningrad: Kolos, 1972, 296 p.

7. Chepec E.S. Urozhajnost' i kachestvo zerna ozimoj pshenicy v zavisimosti ot norm vyseva [Productivity and quality of winter wheat grain depending on the seeding rates], Sel'skoe, lesnoe i vodnoe hozjajstvo. 2014, No 7 (34), pp. 32-35.

8. Shevcov V.M. Serkin N.V. Glubina zaleganija uzla kushhenija i zimostojkost' ozimogo jachmenja [Depth of the tillering node occurrence and the winter hardiness of

winter barley], S.-h. biologija, 1980, T. 15, No 4, pp. 539-543.

9. Shevcov V.M. Selekcija jachmenja na Severnom Kavkaze [Selection of barley in the North Caucasus]: Avtoreferat dissertacii doctora s.-h. nauk, Nemchinovka, 1982, 35 p.

10. Harlan I.R. On the origin of barley, Agricultur. Handbook, No 338, Washington, 1968, pp. 47.

11. Welling B. Lejesaedogkornkvalitei, Tiddskr, Planteavi, 1985, Vol. 79, No 2, pp.243-253.

Сведения об авторах

Ерешко Александр Сергеевич - доктор с.-х. наук, профессор кафедры агрономии и биотехнологии, Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВПО ДГАУ в г. Зернограде (Ростовская область, Россия). Тел.: 8(863-59) 41-5-02.

Хронюк Василий Борисович - канд. с.-х. наук, доцент, заведующий кафедрой агрономии и биотехнологии, Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВПО ДГАУ в г. Зернограде (Ростовская область, Россия). E-mail: hronyuk.vasilii@mail.ru.

Сильченко Анастасия Александровна - аспирантка, Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВПО ДГАУ в г. Зернограде (Ростовская область, Россия).

Information about the authors

Ereshko Aleksandеr Sergeevich - Doctor of Agricultural Sciences, professor of Agronomy and biotechnology department, Azov-Black Sea Engineering Institute FSBEI HPE "Don State Agrarian University" in Zernograd (Rostov region, Russia). Phone: 8 (863-59) 41-5-02.

Hronyuk Vasily Borisovich - Candidate of Agricultural Sciences, associate professor, Head of the Agronomy and biotechnology department, Azov-Black Sea Engineering Institute FSBEI HPE "Don State Agrarian University" in Zernograd (Rostov region, Russia). E-mail: hronyuk.vasilii@mail.ru.

Silchenko Anastasya Aleksandrovna - post-graduate student, Azov-Black Sea Engineering Institute FSBEI HPE "Don State Agrarian University" in Zernograd (Rostov region, Russia).