Использование генетических ресурсов в совершенствовании адаптивных сортов озимой пшеницы на Южном Урале

Использование генетических ресурсов в совершенствовании адаптивных сортов озимой пшеницы на Южном Урале

Л.И. Краснова, д.с.-х.н, профессор, Н.А. Николаев, зав. технологической лабораторией, Оренбургский ГАУ; В.И. Ковтун, д.с.-х.н., ВНИИЗКим. И.Г. Калиненко

Оренбургская область традиционно является крупным производителем яровой пшеницы. Вместе с тем дополнительным фактором, стабилизирующим валовое производство зерна, становится расширение посевных площадей под озимую пшеницу, поскольку по потенциальной урожайности она превосходит яровую пшеницу.

Расширение посевов озимой пшеницы в степной и лесостепной зонах Южного Урала вызывает необходимость создания высокопродуктивных сортов, обладающих не только устойчивостью к комплексу неблагоприятных погодных факторов произрастания, но и устойчивостью к бактериальным, вирусным и грибковым заболеваниям, а также сочетающих технологические показатели зерна ценной и сильной пшеницы. В Оренбургской области такие сорта отсутствуют. Этим определено основное направление дальнейшей селекции озимой пшеницы в условиях Оренбуржья.

В задачу данного исследования входило изучение ценных и сильных сортов озимой пшеницы селекции ВИИЗК им. И.Г. Калиненко, которые предназначались для возможного использования их в качестве доноров селекционно-ценных признаков и свойств. По данным оригинатора, сорта совмещали потенциальную урожайность, качественное по технологическим показателям зерно, полевую устойчивость к мучнистой росе и бурой ржавчине [1].

Методика полевого опыта по сортоизучению соответствовала общепринятой для государственного сортоиспытания [2—3]. Предшественником был черный пар. Сроки посева и агротехника — общепринятые для условий местной зоны. Сеяли сеялкой СН-16 с нормой высева 4 млн. всхожих семян/га. Стандартом служил новый сорт озимой пшеницы селекции ОГАУ — Пионерская 32.

Анализируемые два года полевого испытания различались по гидротермическим условиям произрастания. 2004—2005 г. был сравнительно благоприятным для роста и развития растений сортов для данного опыта (посев: 3.09.04). Период с начала весенней вегетации до выхода в трубку характеризовался повышенной влажностью (ГТК в зависимости от сорта составил от 3,9 до 4,4), что привело к развитию и распространению мучнистой росы и бурой ржавчины. 2005—2006 г. отличался экстремальной засушливостью, особенно в

осенний период вегетации (ГТК всходы — конец осенней вегетации = 0,46), в период формирования генеративных органов колоса и налива зерна (ГТК выход в трубку — колошение = 0,60 и ГТК колошение — восковая спелость = 0,28). Неудовлетворительные условия увлажнения в сочетании с высокой температурой воздуха в указанные периоды сказались на снижении озерненности, массы зерновок, урожайности и усилении зараженности корневой гнилью, вирусными болезнями и фитоплазмозом.

По результатам полевых оценок первого года экологического испытания, все сорта селекции ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко, как и стандартный сорт, оказались в разной степени зараженными мучнистой росой. Наибольшую устойчивость к ней проявили сорта: Донской Маяк, Станичная, Дон 93, Зарница, Зерноградка 10, Дар Зерногра-да, Ермак. Сильно зараженными были Ростовчан-ка 3, Донской сюрприз. Что касается бурой ржавчины, то отсутствие заражения ею зафиксировано на сортах Ермак, Зерноградка 11, Зерноградка 10, Зерноградка 9, Конкурент. Наибольшая зараженность растений отмечена у сортов Зерноградка 8, Донская Юбилейная и Дон 95.

По результатам второго года полевого испытания наибольшее распространение получили болезни грибкового, вирусного и бактериального происхождения, причем болезни комплексного действия совмещали корневую гниль, карликовость, мозаичность. По результатам полевых оценок, все изучаемые сорта оказались восприимчивыми к ним. Некоторая толерантность отмечена у сортов Станичная, Ермак, Зерноградка 8, Зерноградка 10, Зарница, Ростовчанка 3, Конкурент. Учитывая, что данные болезни в последние годы получают заметное распространение, их следует включать в гибридизацию с сортами местной селекции.

Испытание в сравнительно благоприятном гидротермическом режиме позволило выявить сортовые особенности по росту и развитию, потенциальные способности в зерновой продуктивности и ее реализации в местных условиях, в формировании элементов продуктивности колоса.

Установлено, что раннеспелость была свойственна сортам Ермак и Станичная. Большинство сортов селекции ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко обладали высоким урожайным потенциалом. 6 т/га и свыше он составил у 104 сортов (табл. 1).

Наиболее высокой биологическая урожайность (рассчитана по результатам анализа снопов с пробных площадок, где наблюдалось оптималь-

1. Урожайность и ее структура сортов экологического испытания, 2005 г.

Сорт Урожайность зерна т/га Число прод. стебл. шт./м2 Число зерен в колосе, шт. Масса 1000 зерен,г Масса зер. с колоса, г

хоз. биолог. побеги

гл. бок. гл. бок. гл. бок.

Пионерская 32(81) 2,4 2,9 247 26 18 40,3 43,5 1,0 0,8

Дон 85 4,4 6,6 516 32 30,9 43,8 43,9 1,54 1,37

Дар Зернограда 3,0 6,2 444 48,5 44,7 33,8 37,9 2,01 1,7

Станичная 3,9 5,3 450 40,0 38,8 41,3 40,4 1,66 1,56

Зерноградка 9 2,9 5,5 438 36,0 41,0 35,9 35,6 1,28 1,49

Дон 95 4,1 8,6 672 38,5 39,8 36,6 36,3 1,46 1,47

Памяти Калиненко 3,3 12,2 654 48,6 46,9 35,0 35,9 1,72 1,7

Ермак 3,8 7,8 618 39,6 34,5 41,1 39,2 1,67 1,36

Донской Маяк 3,3 6,6 522 37,0 34,0 42,6 38,4 1,92 1,32

Донской сюрприз 3,6 6,9 594 38,8 34,9 37,1 34,9 1,57 1,46

Зерноградка 8 1,2 5,0 402 41,0 37,0 42,1 38,0 1,73 1,54

Донщина 2,7 3,4 650 34,7 33,0 49,2 44,6 1,71 1,47

Зерноградка 11 3,6 8,1 564 45,6 44,0 38,1 37,7 1,67 1,67

Зерноградка 10 3,3 8,4 606 44,0 41,0 38,0 34,6 1,71 1,53

Зарница 3,1 6,9 576 37,0 35,5 45,1 43,1 1,67 1,55

Дон 93 3,4 6,2 558 33,4 33,0 43,1 38,5 1,45 1,28

Конкурент 2,9 7,1 546 37,6 37,2 36,5 35,7 1,48 1,35

Ростовчанка 3 3,5 7,4 516 44,0 39,9 42,8 46,8 1,87 1,61

Донская Юбилейная 2,1 5,5 468 39,3 34,5 40 38,8 1,51 1,35

Подарок Дону 2,1 4,4 246 39,4 41,6 44,3 50,2 1,74 2,10

Донской безостый 2,3 5,9 690 31,4 24,9 34,9 33,2 1,1 1,03

ная густота продуктивного стеблестоя в уборку) была у сортов: Дон 95 (8,6 т/га), Зерноградка 10 (8,4 т/га), Зерноградка 11 (8,1 т/га), Ермак (7,8 т/га), Ростовчанка 3 (7,4 т/га) и Конкурент (7,1 т/га). Величина реализации урожайного потенциала в среднем составила 50%. Максимальная хозяйственная урожайность (3,8—4,5 т/га) отмечена у сортов: Ермак, Станичная, Дон 95, Дон 85. Причем только сорт Дон 95 в условиях местной зоны совместил наилучшую выраженность адаптивности всех элементов продуктивности пшеничного агроценоза, слагаемыми которого являлись сохранность продуктивных растений к уборке, густота продуктивного стебля, озернен-ность колоса и масса 1000 зерен как главного, так и бокового побегов кущения.

Характеристика сортов по степени развитости отдельных элементов продуктивности колоса при индивидуальном анализе главных и боковых побегов растений в их полную спелость позволила получить дополнительные сведения о сортах в отношении степени интенсивности морфологических процессов, ответственных за их формирование. Совмещение классов интенсивности формирования разных элементов продуктивности колоса в сорте указывало на степень сбалансированности процессов роста и развития в период онтогенеза.

Как показало определение интенсивности формирования элементов продуктивности колоса главного и боковых побегов растения, условия произрастания не соответствовали требованиям сортов в полной мере. Исключение составил сорт Зерноградка 11, у которого по главному побегу следует отметить проявление как интенсивности,

так и согласованности органообразовательных процессов по росту и развитию в формировании длины побега и колоса, числу зерен, массе 1000 зерен и массе зерна с колоса. У колосьев боковых побегов кущения за счет недостаточной сбалансированности процессов накопления пластических веществ на протяжении всего онтогенеза результативный показатель (масса зерна с колоса) имел довольно низкую интенсивность формирования. Данный сорт, как уже отмечалось, характеризовался высокой биологической урожайностью, которая была обусловлена именно интенсивностью и согласованностью органообразовательных процессов по формированию элементов зерновой продуктивности колоса у главных и боковых побегов кущения.

В условиях экстремального засушливого года произрастания (2005—2006 гг.) повышенная теп-лообеспеченность осеннего периода (на 38% выше многолетнего значения) обусловила распространение корневой гнили и фитоплазмоза еще с осени. Условия перезимовки способствовали развитию плесневых грибковых заболеваний. В ранневесенний и летний периоды с усилением засухи большое распространение получили вирусные заболевания, мозаичность, карликовость. Все это повлияло на ослабевшие растения и привело к гибели до 50 и более процентов. Пик засухи пришелся на июнь — начало июля, т.е. на период репродуктивного развития пшеницы. Такие неблагоприятные условия на протяжении всей вегетации озимой пшеницы привели к значительному ухудшению зерновой продуктивности агроценоза вследствие большого выпада растений и сниже-

2. Урожайность и ее структура сортов экологического испытания, 2006 г.

Сорт Урожайность зерна т/га Число прод. стебл. шт./м2 Число зерен в колосе, шт. Масса 1000 зерен,г Масса зер. с колоса, г

хоз. биолог. побеги

гл. бок. гл. бок. гл. бок.

Пионерская 32(81) 2,5 2,7 239 34,7 32,1 34,6 34,0 1,21 1,09

Дон 85 0,7 1,1 160 31,3 28,2 30,1 22,6 0,94 0,56

Дар Зернограда 0,6 0,9 56 34,2 31,7 23,5 25,5 0,85 0,81

Станичная 2,4 2,4 241 34,6 34,2 29,9 30,4 0,91 1,05

Зерноградка 9 1,5 1,0 128 43,0 35,1 27,4 26,2 1,18 0,46

Дон 95 2,5 1,9 222 39,5 32,0 23,4 25,4 0,92 0,84

Памяти Калиненко 1,1 1,6 192,5 35,8 35,3 25,8 22,0 0,99 0,79

Ермак 1,2 2,1 241 33,4 32,1 28,4 25,8 0,96 0,83

Донской Маяк 1 1,4 104 18,0 30,7 13,3 25,6 0,24 0,79

Донской сюрприз 1 1,7 172 41,0 36,0 27 25,8 1,11 0,92

Зерноградка 8 2,3 1,3 131 41 40,4 25,9 23,1 1,08 0,97

Донщина 0,9 1,1 56 25,5 34,5 18,7 29,2 0,48 1,02

Зерноградка 11 0,6 0,9 98 43,2 40,7 23,5 22,0 1,06 0,91

Зерноградка 10 0,7 1,1 187 30,6 27,5 18,1 22,2 0,61 0,60

Зарница 1,3 1,3 166 28,0 26,9 28,8 30,3 0,80 0,81

Дон 93 1,4 1,9 177 40,1 37,1 29,1 28,1 1,18 1,06

Конкурент 2 2,4 297,7 36,0 20,5 24,4 24,1 0,89 0,80

Ростовчанка 3 2,6 1,6 165,5 31,9 33,9 29,3 28,5 0,96 1,0

Донская Юбилейная 0,7 0,7 138,6 18,7 28,4 13,0 22,0 0,30 0,61

Подарок Дону 08 0,7 133 27,7 33,5 29,9 27,9 0,84 0,92

Донской безостый 1,1 2,2 188,6 29,3 37,0 24,1 21,8 1,72 0,83

ния продуктивности оставшихся растений посева. Количество продуктивных растений на 1 м2 составило в уборку от 13 (Донщина) до 80 растений (Конкурент). За счет регенерационной способности растений продуктивных колосьев на 1 м2 было в зависимости от сорта от 56 (Донщина) до 297,8 (Конкурент) (табл. 2).

По сорту Ростовчанка 3, вероятно, неудачно была выделена пробная площадка в посеве, т.к., по результатам комбайновой уборки, урожайность этого сорта оказалось самой высокой (2,58 т/га), тогда как биологическая урожайность составила всего лишь 1,6 т/га.

Таким образом, экстремальность погодных условий позволила выявить лучшие по адаптивности и толерантности сорта. Ими оказались наряду со стандартным сортом Пионерская 32 (2,5 т/га) Дон 95 (2,53 т/га), Ростовчанка 3 (2,58 т/га), Станичная (2,41 т/га), Конкурент (1,9 и 2,4 т/га). У них урожайность по результатам комбайновой уборки и анализа пробных снопов близка по значению. По результатам анализа элементов зерновой продуктивности колоса выделились наилучшей выраженностью их по колосу главного и бокового побега стандартный сорт Пионерская 32, сорта Станичная и Ростовчанка 3. Сорта Дон 95 и Конкурент характеризовались низкой крупностью зерна, у сорта Конкурент была и слабая озер-неность колоса бокового побега. Из числа сортов экологического испытания, по результатам ретроспективного анализа, наибольшей интенсивностью и согласованностью органообразовательных процессов по формированию таких элементов

продуктивности колоса, как число колосков в колосе, масса 1000 зерен и масса зерна с колоса, характеризовался сорт Станичная. Лимитирующим элементом продуктивности колоса у него была озерненность, кроме того, в условиях такого года повышенную интенсивность и согласованность формирования всех элементов продуктивности колоса по главному и боковому побегам проявили сорта Зерноградка 9 и Донской Маяк.

О качестве зерна пшеницы судили по таким показателям, как физические свойства теста, определенные на альвеографе и фаринографе, седи-ментационное число, продолжительность брожения теста и др.

При оценке технологических свойств зерна изучаемых сортов было обращено внимание на Ростовчанку 3 и Конкурент как доноров качества.

В засушливых условиях выращивания все изучаемые сорта сформировали клейковину содержанием не ниже 30% и не ниже 2-й группы качества. Наиболее полно реализовали себя по качеству сорта Дон 95, Дон 93, Конкурент, сформировавшие клейковину 1-й группы качества, и несколько слабее — Ростовчанка 3 (79 ед. ИДК).

Для наиболее полного выявления потенциальных возможностей определяли качество клейковины после 2-месячной отлежки муки. Изменение качества муки при хранении обусловлено гидролитическими и окислительными процессами, которые проявляются в укреплении белкового комплекса и приводят к изменению хлебопекарных свойств. В результате установлено, что качество клейковины в наибольшей степени изменя-

З. Технологические свойства зерна сортов Донского селекцентра

Сорта Сырая клейковина Тесто-число, час. Седиментационное число, мл

содержание, % качество, ед. ИДК

Ростовчанка 3 37,9 79 3,50 S9

Дон 93 37,S 74 3,SS 79

Дон 95 33,5 73 2,46 71

Конкурент 35,1 75 2,46 71

Станичная 40,5 90 2,40 69

Донская безостая 3S,5 S2 2,93 -

Донской сюрприз 43,2 93 2,13 -

Дон S5 41,8 90 2,30 -

Зерногрдка 9 37,2 S6 1,91 -

Зарница 43,0 94 2,51 -

Ермак 36,3 S2 1,43 -

Памяти Калиненко 40,6 S9 2,21 -

Донской маяк 40,9 S6 2,60 -

Дар Зернограда 45,5 96 2,61 -

4. Физические свойства теста сортов Донского селекцентра

Сорта Физические свойства теста

с использованием альвеографа с использованием фаринографа

энергия деформации теста, е.а. упругость, мм конфигурация кривой водопоглотительная способность, % начало разрушения клейковины, мин

Ростовчанка 3 49S 96 0,96 57,9 17

Дон 93 3S5 97 1,11 55,2 34

Дон 95 476 94 0,65 58,1 10

Конкурент 430 116 1,56 55,S 2S

Станичная 403 S4 0,69 - -

лось у Ростовчанки 3 (С 79 до 40 ед. ИДК) и у Конкурента (с 75 до 41 ед.) и в меньшей степени у Дон 95 (с 72 до 51 ед.).

Качество клейковины дополнительно определяли методом брожения теста из цельносмолотого зерна. Наибольшая продолжительность брожения отмечена у сортов Дон 93 и Ростовчанка 3, соответственно, 3,88 час и 3,50 час. Тесто Ростовчанки 3 отличалось тем, что оно достигало дна стакана, не распадаясь, у других сортов тесто распадалось, не достигнув дна.

Показатель седиментации наилучшим оказался у сорта Ростовчанка 3 (89 мл), и несколько меньшим значением отличался сорт Дон 93.

Оценка физических свойств теста на альвео-графе показала, что требованиям ГОСТа на сильную пшеницу соответствовали сорта Ростовчан-ка 3, Дон 93 и Конкурент.

Сорт Ростовчанка 3 показал наибольшую энергию деформации теста (498 е.а.) и оптимальную конфигурацию кривой (0,96).

Сорт Конкурент при энергии деформации теста в 430 е.а. отличался самым упругим тестом.

Испытания сортообразцов муки на фарино-графе не удались ввиду инактивации протеоли-тической активности муки. В ходе испытания было обнаружено, что через некоторое время клейковина в процессе замеса теста разрушалась от

механического воздействия лопастей миксера. Поэтому время разрушения клейковины стало дополнительным показателем качества клейковины. Так, раннее разрушение клейковины наблюдалось у сорта Дон 95 (с 10 мин), затем у Ростовчанки 3 (с 17 мин), а самое позднее — у сортов Конкурент и Дон 93 (с 28 и 34 мин). Водопоглотительная способность муки оказалась более высокой у сортов Дон 95 и Ростовчанка 3.

Таким образом, по предварительным результатам экологического испытания, признанными носителями комплекса селекционно ценных хозяйственно-биологических признаков являются сорта озимой пшеницы селекции ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко: Дон 95, Ростовчанка 3, Станичная, Конкурент, Зерноградка 10, Зерноградка 11. Они и будут в первую очередь использованы для селекционного улучшения сортов озимой пшеницы, созданных в ОГАУ.

Литература

1. Селекция озимой пшеницы // Сб. докладов на научнопрактической конференции «Научное наследие академика И.Г. Калиненко». Зерноград, 2001.

2. Дворянкин, Ф.А. Выявление структурных и продуктивных различий в популяция озимой пшеницы на примере сортов Безостая-1, Аврора, Кавказ / Ф.А. Дворянкин, З.А. Морозова, Г.П. Вегнер: МГУ, 1980.

3. Ковтун, В.И. Селекция высокоадаптивных сортов озимой мягкой пшеницы и нетрадиционные элементы технологии их возделывания в засушливых условиях юга России. Ростов-на-Дону, 2002.