Сравнительная оценка методов отбора родоначального материала при производстве элиты озимой пшеницы в условиях степной зоны Южного Урала

Сравнительная оценка методов отбора родоначального материала при производстве элиты озимой пшеницы в условиях степной зоны Южного Урала

Л.И. Краснова, д.с.-х.н., профессор, Н.А. Николаев,

соискатель, А.Ю. Карязин, соискатель, Т.А.Мишенина, аспирантка, Оренбургский ГАУ

В современных условиях рыночной экономики важным фактором повышения рентабельности сельскохозяйственного производства является возделывание сортов полуинтенсивного и интенсивного типов, пришедших на смену экстенсивным.

К числу таких сортов озимой пшеницы в своеобразных климатических условиях степной зоны Южного Урала относятся включённые в Государственный реестр (ГР) в 2005—2006 гг. сорта селекции ОГАУ Оренбургская 105 и Пионерская 32, которые характеризуются сочетанием адаптивности к неблагоприятным погодным факторам местной зоны с высоким урожайным потенциалом [1].

Основным «классическим» методом получения элиты в семеноводстве признан индиви-

дуально-семейный отбор с двукратной проверкой родоначальных форм по потомству. Его применение при производстве элиты рекомендовано методическими указаниями МСХ (1990).

Наряду с преимуществами применение этого метода в практическом семеноводстве — процесс длительный и трудоёмкий. В современных условиях, сокращая затраты и сроки создания элиты, семена нередко получают простым пересевом, что чревато потерей хозяйственно-ценных свойств сорта и несоответствием семян ГОСТу по сортовым качествам [2].

Для научно обоснованного ведения первичного семеноводства важно знание биологических особенностей формирования урожая культуры, сорта. По озимой пшенице специфичность первичного семеноводства определяется биологической сложностью самой культуры, в частности особенностями кущения и степенью развитости боковых побегов в сравнении с главным. В связи

с этим необходимо решать вопрос о целесообразности отбора родоначальных растений с продуктивной кустистостью выше средней по сорту и с учётом ярусности по высоте продуктивных побегов в пределах растения.

Основной принцип оценки родоначального материала — оценка по комплексу адаптивных, хозяйственно-биологических признаков и свойств, которые определяют урожайный потенциал сорта, устойчивость к неблагоприятным факторам, как зимы, так и критических периодов весенне-летней вегетации, биологическую полноценность семян. Обязательное требование при этом — совместить биологическую и экономическую эффективность метода отбора родоначального материала.

Решение этой сложной задачи возможно только на основе научно обоснованной методики первичного семеноводства при производстве оригинальных и элитных семян. В резко континентальных условиях степной зоны Южного Урала применительно к сортам полуинтенсивно-го типа такие исследования проводятся впервые.

Перспективность возделывания озимой пшеницы в Оренбургской области, необходимость корректировки методов первичного семеноводства вновь районированных сортов полуинтен-сивного типа определяют актуальность темы, обоснованность цели и задач исследования.

Цель исследования — совершенствование биологической основы методических приёмов по отбору родоначальных форм и ведению первичного семеноводства при создании элиты

озимой пшеницы местного агроэкотипа с учётом биологических особенностей культуры и сорта.

Основная задача — дать сравнительную хозяйственно-биологическую оценку методам и вариантам отбора родоначального материала в получении биологически полноценных семян элиты сортов полуинтенсивного типа селекции ОГАУ с сохранением их адаптивных свойств.

Объекты и методы. Объектом исследования служили два сорта гибридного происхождения полуинтенсивного типа селекции ОГАУ: Оренбургская 105 (разновидность — лютесценс) и Пионерская 32 (разновидность — эритроспер-мум). Сорт Оренбургская 105 включён в ГР России по Средневолжскому (7) и Уральскому (9) регионам РФ; сорт Пионерская 32 — по Уральскому региону РФ.

Исследования проведены на полях селекционного севооборота учебно-опытного поля ОГАУ в 2004—2010 гг. Родоначальный материал изучали в питомниках первичного семеноводства по общепринятым схемам производства оригинальных и элитных семян. Предшественник — чёрный пар. Технология возделывания, наряду с общепринятой, включала борьбу с патогенами по рекомендации учёных ОГАУ.

Изучали различные варианты родоначального материала по трём методам отбора. Исследования (отбор, оценку) проводили в течение трёх циклов. Полевые опыты каждого цикла закладывали в трёхкратных полевых повторениях. Методы отбора, варианты родоначальных форм, последовательность их изучения даны в таблице [3].

Методы отбора, варианты родоначальных форм, изучение их по общепринятым схемам производства элиты

Отбор родоначальных форм Изучение

метод вариант схемы призводства элиты звенья схем

Машинный (МШО) Фракции семян - сход с решёт: Оренбургская 105, № 26 и № 22 Пионерская 32, № 28 и № 22 1 Питомник размножения 1-го года (Р-1) Элита

Массовый

Индивидуальносемейный с однократной проверкой по потомству (ИСО1) Лучшие колосья с обмолотом (ИСОк) 2 Питомник испытания потомств 1-го года (ПИП-1) Питомник размножения 1-го года (Р-1) Элита

Индивидуальносемейный с двукратной проверкой по потомству (ИСО11) 1. Лучшие колосья с обмолотом (ИСОк). 2. Лучшие колосья без обмолота (ИСОкн). 3. Растения с продуктивной кустистостью 2-3, одноярусные (ИСОрр: 2-3-1-я). 4. Растения с продуктивной кустистостью 2-3 разноярусные (ИСОрр: 2-3-р-я ). 5. Растения с продуктивной кустистостью 4 и более, одноярусные (ИСОрр:4 и б.-1-я) 6. Растения с продуктивной кустистостью 4 и более, разноярусные (ИСОрр: 4 и б.- р-я) 3 Питомник испытания потомств 1-го года (ПИП-1) Питомник испытания потомств 2-го года (ПИП-2) Питомник размножения 1-го года (Р-1) Элита

В питомниках первичного семеноводства проведены: фенологические наблюдения; учёт числа взошедших и сохранившихся растений после перезимовки, на конец вегетации (по пробным площадкам и визуальной оценке); полевые оценки (в баллах) в процессе онтогенеза по дружности появления всходов, регенерационной способности после перезимовки, срокам колошения, фитосанитарному состоянию посева и полученных семян; учёт хозяйственной (при комбайновой уборке) и биологической (по снопам с пробных площадок) урожайности; анализ структуры урожая, семенная продуктивность семей; выход кондиционных семян, коэффициент размножения семян, показатели посевных качеств полученных семян по ГОСТу. Урожайные данные математически обработаны методом дисперсионного анализа по Доспехову (1990). Оценка вариантов отбора родоначального материала для первичного семеноводства, наряду с полевыми опытами, дана методом биотестирования по морфометрическим показателям семян [4].

Сравнительная оценка методов отбора и вариантов родоначальных форм проведена на основе систематизированных данных анализа и учёта в посевах питомников размножения и элиты.

Результаты исследований. Характер и проявление внутрисортовой изменчивости во многом зависят от биологических особенностей сорта и почвенно-климатических условий зоны возделывания. В Оренбургской области изучение внутрисортовой изменчивости особенно необходимо в связи с резко континентальными погодными условиями.

Установлено, что степень изменчивости сорта связана с его происхождением и зависит от условий, способствующих её проявлению. С целью выявления скрытой неоднородности сортов учёные использовали различные анализирующие фоны (необычные сроки посева, подкашивание, несвойственную длину дня и др.). Своеобразные климатические условия степной зоны Южного Урала могут служить хорошим дифференцирующим фоном для выявления неоднородности сортов озимой пшеницы в критические периоды вегетации. Знание особенностей взаимодействия среды и организма ориентирует на необходимость учёта того, в каких условиях и по каким хозяйственно-биологическим признакам вести отбор родоначальных форм. Эффективным он может быть только в том случае, если ведётся с учётом биологических особенностей сорта.

Сохранение хозяйственно-ценных признаков сорта в процессе массового размножения — одна из главных задач семеноводческой работы по созданию элиты. Основой классического ведения первичного семеноводства был признан индивидуально-семейный отбор с двукратной

проверкой по потомству. Применительно к новым сортам этот метод требует специальных исследований.

Проведённые исследования по трём циклам отборов и оценок родоначального материала показали, что результаты первичного семеноводства были разными в зависимости как от метода отбора, вида родоначального материала, так и от биологических особенностей сорта, сложившихся гидротермических условий произрастания в годы полевых испытаний.

При массовом отборе в обоих звеньях схемы производства элиты существенная разница между вариантами родоначального материала (колосья, растения) по биологической урожайности у сортов не выявлена. При комбайновой уборке преимущество в урожайности у сорта Оренбургская 105 было за массовым отбором растений, у сорта Пионерская 32 — за массовым отбором колосьев.

При индивидуально-семейном отборе изменчивость морфобиологических признаков растений в ПИП-1 в целом отражала сортовые особенности. В большей степени это проявилось в регенерационной способности растений после перезимовки, интенсивности формирования элементов продуктивности колоса в период репродуктивного развития. В основном потомству сорта Оренбургская 105 свойственна повышенная регенерационная способность в ранневесенний период вегетации и повышенная озернённость колоса, сорту Пионерская 32 — повышенная интенсивность развития растений в весеннелетний период, в т.ч. в процессе накопления пластических веществ при наливе зерна в колосе. Густота продуктивного стеблестоя и зерновая продуктивность растения у Оренбургской 105 в значительной степени зависели от продолжительности кущения и процессов реутилизации сухого вещества из вегетативных органов (непродуктивных побегов), у Пионерской 32 — от количества сохранившихся продуктивных растений на единице площади и высокой реализации на конец вегетации мощно развитых побегов кущения в продуктивные побеги. Индивидуальные различия потомства у сорта Оренбургская 105 проявлялись в большей мере, чем у сорта Пионерская 32.

В ПИП-2 у обоих сортов по комплексной хозяйственно-биологической оценке, результатам полевых и лабораторных браковок лучшим признан вариант ИСОрр: 2-3, 1-я. По ряду ценных показателей ИСОк почти не уступал лучшему варианту. Следует отметить, что вариант ИСОкн по семенной продуктивности у сорта Оренбургская 105 уступил только ИСОк и ИСОрр: 2-3, 1-я. По сорту Пионерская 32 данный вариант и ИСОрр: 4 и более, растения по биологической урожайности уступили всем остальным.

По результатам сравнительной оценки вариантов родоначальных форм при использовании метода индивидуального отбора в виде лучших колосьев и растений преимущество по урожайности имели варианты с отбором родоначальных растений с двукратной проверкой по потомству.

При всём разнообразии изменчивости признаков и свойств потомство каждого отобранного растения при ИСО имело одно или несколько показателей адаптивного значения, свойственных сорту. Это позволяет общее число растений всего потомства опыта по сорту считать интегрированной совокупностью форм популяции, отражающей адаптивные сортовые компенсационные особенности формирования урожая. Продуктивную кустистость растения, как один из них, признают признаком долговечности сорта, выполняющим компенсирующую роль в пшеничном агроценозе.

Проявление компенсационных признаков и свойств у одной и той же формы родоначального материала по годам менялось, что обусловлено нормой реакции растений. Это расширило представление о хозяйственно-биологической ценности варианта опыта для сохранения адаптивных свойств популяции при возделывании.

В питомнике размножения первого года лучшим по урожайности для получения оригинальных семян озимой пшеницы оказался метод индивидуального отбора.

При сравнении итоговой систематизированной комплексной оценки методов и вариантов отбора по большинству показателей, включая биотестирование оригинальных семян сортов озимой пшеницы, лучшим чаще всего оказывался ИСО.

Выводы. В получении высокоурожайных семян элиты по трём циклам исследований не выявлено стабильных преимуществ одного или нескольких методов отбора и вариантов родоначальных форм. В разные циклы рекордсменами по урожайности были разные методы, т.е. не установлено закрепление урожайных свойств семян. Очевидно, что более сильное влияние на формирование семенной продуктивности элиты оказывали иные факторы, чем метод отбора и вариант родоначального материала. К числу таких факторов в годы испытания, кроме гидротермических условий, следует отнести фитосанитарное состояние посева и семян элиты.

Машинный отбор признан наименее пригодным для производства элиты в связи с тем, что по данным биотестирования семян по этому варианту выявлена потенциальная нестабильность популяции.

Учитывая, что в первичном семеноводстве лучшим был метод индивидуально-семейного отбора с двукратной проверкой по потомству, считаем целесообразным признать его как периодическую необходимость в семеноводческой работе с сортами продолжительного использования в условиях производства по сохранению урожайного потенциала и гарантированной сортовой чистоты.

Многообразие компенсационных возможностей популяции по реализации онтогенетической адаптации в сочетании с естественным отбором может в некоторой степени способствовать саморегуляции биотипического состава сортов.

Однако семеноводы не вправе рассчитывать только на медленный процесс естественной саморегуляции биотипического состава сортов полуинтенсивного типа. В отношении возделывания сортов с короткой ротацией отпадает целесообразность использования в первичном семеноводстве индивидуально-семейного отбора как трудоёмкого, высоко затратного в сравнении с методом массового отбора.

Агротехнические приёмы, применяемые в настоящее время при возделывании озимой пшеницы, стимулируя ростовые процессы по формированию элементов продуктивности, как колоса, так и пшеничного агроценоза, защищая фитосанитарное состояние семян и растений на протяжении всего онтогенеза, безусловно, будут способствовать получению биологически полноценных семян. Однако гарантированная сортовая чистота и типичность семян могут быть обеспечены только при обоснованной для сорта методике ведения первичного семеноводства.

Литература

1. Краснова Л.И. Биология, селекция, семеноводство озимой пшеницы на Южном Урале. Оренбург, 2003. 316 с.

2. Большаков Н.В. Внутрисортовая изменчивость и эффективность отборов // Селекция и семеноводство. 1981. № 10. С. 33.

3. Селекция и семеноводство пшеницы (озимой, яровой) и ячменя: отчёт о научно-исследовательской работе. Оренбург, 2010.

4. Гарипова Р.Ф. Биотестирование в экологическом мониторинге с использованием методов эпигенетической оценки: методич. рекомендации. Оренбург, 2010.