Исходный материал для селекции высококрахмалистых сортов картофеля в условиях Волго-Вятского региона

Comparative aluminum-resistance of soft spring wheat varieties bred in Siberia and European part of Russia

Amunova О., Lisitsyn Е.

Initial material is a base of all breeding programs; its correct combination determines success and parameters of newly created varieties. So, laboratory investigation of soft spring wheat varieties bred in Siberia (42 varieties) having large areas of acid soils without exchangeable aluminum, and European part of Russia (31 varieties) where aluminum is a major stress factor of acid soils was conducted for compare its potential Al-resistance level. It was shown that samples having high level of Al-resistance may be found within both groups of varieties. Whole set of varieties was divided with claster analysis on 5 subgroups having different combinations of parameters of root length and root vigor both in control and in Al treatment. It was pointed out that sensitive varieties are absent in investigated set of varieties, number of moderate resistant varieties are equal (52.5 and 64.5% for Siberian and European varieties accordingly) but more high-resistance varieties belong to European group (26 and 32%). Group of Siberian varieties has seven times more moderately sensitive samples then European one (21.5 and 3%). The authors suppose that increasing of Al-resistant level of soft spring wheat varieties may be done indirectly parallel with aim-directed breeding for resistance against abiotic environmental factors of exact breeding center.

Key words: soft spring wheat, acid soils, aluminum, resistance, genetic diversity

УДК 633.491:631.523

Исходный материал для селекции высококрахмалистых сортов картофеля в условиях Волго-Вятского региона

Нина Федоровна Синцова, кандидат с.-х. наук, ст. научный сотрудник, Зоя Федоровна Сергеева, кандидат с.-х. наук, зав. лабораторией ФГБНУ «Фалёнская селекционная станция НИИСХ Северо-Востока», п. Фалёнки, Кировская область, Россия

E-mail: fss.nauka@mail.ru

Выделены высококрахмалистые сорта картофеля: Эффект, Накра, Лазарь, Elles, Брянский деликатес, Барон, Jantar, Наяда, Спиридон, Asaja, Dunajec, Голубизна, Выток, Здабыток, Журавинка, Сузорье, Зарево, Adretta, Валовецкий, Бабье лето, Мустанг, Albatros , Thomana, межвидовые гибриды: 236-91, 16194, 169-94, 47-3-33, 93-5-30, А6-2405-2. Установлены факторы, ограничивающие содержание крахмала в клубнях картофеля в условиях Волго-Вятского региона: недостаточная сумма эффективных температур, поражение болезнями - фитофтороз, вирусы, альтернариоз, парша обыкновенная. Изучена взаимосвязь между скороспелостью и содержанием крахмала в контрастных погодных условиях: в переувлажненном году установлена отрицательная корреляция между скороспелостью и содержанием крахмала в клубнях r= -0,32 за счет гибели ботвы ранних сортов от фитофтороза, а в засушливом - такой корреляции не обнаружено. Уточнена взаимосвязь между содержанием крахмала и элементами продуктивности, у поздних сортов проявляется зависимость между повышенным содержанием крахмала и мелкоклубнево-стью, а у более ранних сортов такой зависимости нет. В условиях Волго-Вятского региона при селекции на высокое содержание крахмала необходимо отбирать среднеспелые сорта картофеля, успевающие накопить высокий урожай клубней и крахмала ко времени уборки в сентябре.

Ключевые слова: картофель, сорт, крахмал, продуктивность, корреляционная зависимость

Многоцелевое использование клубней картофеля создает предпосылки для целенаправленной селекции по разным направлениям. Картофель используется непосредственно в пищу и в виде полуфабрикатов, на корм скоту и как сырье для перерабатывающей промышленности. Основной продукт переработки клубней картофеля - крахмал. Д.В. Абросимов [1] подчеркивает роль высококрахмалистых сортов в пищевой и хле-

бопекарной промышленности, в производстве новых экологически чистых упаковочных материалов.

Границы крахмалистости клубней у Solanum tuberosum L. колеблются от 8 до 31% при определении по удельному весу [2]. Существует высокая степень зависимости содержания крахмала у различных сортов от по-годно-климатических условий выращивания, агрофона. Крахмалистость меняется из-за не-

однородности рельефа, неравномерности распределения удобрений и обработки почвы.

Известно, что по мере продвижения от средних широт (50-57°) на север крахмали-стость понижается на 0,5% на каждый градус широты [3].

Цель исследований — выделить ген-источники картофеля с высоким содержанием крахмала для селекции новых высококрахмалистых сортов, адаптивных к условиям Волго-Вятского региона.

Материал и методы. Исследования проведены в 2012-2013 гг. в условиях Фа-ленской селекционной станции, территория которой географически занимает положение на широте 58,4°. Материалом исследований являлись сортообразцы мирового генофонда и межвидовые гибриды из коллекции ВИР, Фаленской селекционной станции и других научных учреждений. Объем выборки в 2012 г. составил 104 номера, в 2013 г. - 212 номеров. Опыты располагали в селекционном севообороте. Почва участка дерново-подзолистая среднесуглинистая. Содержание гумуса составляет 2,7 %, рН - 4,8, подвижного фосфора 330 мг/кг, обменного калия 217 мг/кг почвы. Предшественник -озимая рожь. Оценка содержания крахмала проведена по удельной массе клубней [4], хозяйственно ценных признаков - по Международному классификатору СЭВ рода Solanum L. [5]. Статистическая обработка данных проведена по методикам [6, 7] с использованием пакета программ AGROS 2.07.

Результаты и их обсуждение. Погодные условия в годы исследований были контрастными. Вегетационный период 2012 г. проходил при оптимальных для картофеля условиях, что позволило получить высокий урожай клубней. В июне-июле ГТК составил 1,12...1,28 - условия слабозасушливые. Это не помешало развитию картофеля, поскольку осадки выпадали равномерно и постоянно. Избыточное увлажнение в августе (ГТК = 2,43) спровоцировало развитие фи-тофтороза. Вегетационный период 2013 г. характеризовался как очень неблагоприятный из-за жары и засухи, ГТК июня и июля составил 0,9.0,79, в августе отмечена ГТК = 0,29 (сильная засуха). Соответственно средняя продуктивность сортов картофеля коллекционного питомника в 2012 г. составила 634,0+21,4 г/куст, а в 2013 г. -454,0+12,1 г/куст. Засуха 2013 г. снизила

продуктивность картофеля на 28,4%. В то же время среднее содержание крахмала по питомнику в 2012 г. составило 14,65+0,55%, а в засушливом 2013 г - 16,42+0,46%.

Многочисленные наблюдения показали, что существует большая разница в накоплении крахмала сортами разных групп спелости. Максимальное содержание крахмала отмечается у ранних сортов на 90-й день после посадки, у среднеранних и среднеспелых сортов - на 100-й день, у позднеспелых - на 120-130-й день [3]. Продолжительность вегетационного периода картофеля в условиях Волго-Вятского региона ограничивают, с одной стороны -время прогрева почвы до оптимальных значений, что совпадает с Ш декадой мая, с другой стороны - понижение дневных температур на фоне осенних (конец августа - начало сентября) осадков, вызывающих избыточное переувлажнение почвы. Поэтому фактически период выращивания картофеля составляет 87.95 дней. В связи с этим поздние высококрахмалистые сорта картофеля в условиях Волго-Вятского региона не могут проявить свой потенциал и часто показывают содержание крахмала на уровне и даже ниже, чем средне-ранние и ранние сорта.

Высокое содержание крахмала в клубнях картофеля должно сочетаться с комплексом хозяйственно ценных признаков: продуктивностью, раннеспелостью, устойчивостью к болезням. Поэтому анализ сопряжения основных хозяйственно ценных признаков с содержанием крахмала позволит оценить перспективы селекции высококрахмалистых сортов картофеля в условиях Волго-Вятского региона.

Многие исследователи отмечают, что наиболее высокая крахмалистость часто сопровождается уменьшением урожая и размера клубней [2, 8, 9]. При анализе данных коллекционного материала мы не обнаружили существенной корреляционной связи между продуктивностью и содержанием крахмала (табл.).

Иная картина складывается в отношении элементов продуктивности. В 2013 г. наблюдали существенную положительную корреляцию содержания крахмала с количеством клубней (г = 0,26) и отрицательную со средним весом товарного клубня (г = - 0,26 - 2012 г.; г = - 0,21 - 2013 г.). Таким образом, сорта с большим числом некрупных клубней характеризуются большим содержанием крахмала.

Таблица

Коэффициенты корреляции между содержанием крахмала и основными хозяйственно ценными признаками

Показатель 2012 г. * 2013 г.

Продуктивность -0,18 0,11

Скороспелость -0,32* -0,01

Устойчивость к вирусным болезням -0,19 0,19*

Количество клубней 0,13 0,26*

Средний вес 1 товарного клубня -0,26** -0,21*

Устойчивость листьев к фитофторозу 0,40** -

Устойчивость клубней к парше обыкновенной -0,08 0,18*

Примечания * - объем выборки в 2012 г. составил 104 шт., в 2013 г.- 212 шт. ** - значимо на 0,05%-ном уровне значимости;

В 2012 г. прирост клубней и накопление в них запасающих веществ зависели от устойчивости листьев к фитофторозу (г = 0,40). Установлена значимая отрицательная корреляционная связь скороспелости и устойчивости к фитофторозу г = - 0,46. На существование отрицательной корреляции между скороспелостью и содержанием крахмала указывали и другие авторы [2, 5, 7]. Они отмечают возможность преодоления данной зависимости путем скрещивания ранних и высококрахмалистых сортов. В наших исследованиях в 2012 г. также установлена отрицательная существенная корреляция между содержанием крахмала и скороспелостью (г = - 0,32).

Зависимость содержания крахмала от скороспелости в условиях Волго-Вятского региона не носит абсолютный характер. Повышенные температуры (засуха) в 2013 г. выравняли продуктивность на 60-й день после посадки у сортов разных групп спелости, поэтому корреляция в паре признаков "скороспелость - содержание крахмала в клубнях" отсутствовала. Современная селекция картофеля с успехом преодолевает отрицательную зависимость содержания крахмала от скороспелости. Ранние и среднеранние сорта могут иметь повышенное содержание крахмала, например сорт Adгetta. Но для высокого содержания крахмала необходим более длительный период вегетации. Для условий Волго-Вятского региона актуальна селекция на высокое содержание крахмала у среднеспелых сортов с периодом вегетации 90-100 дней.

Более подробно рассмотреть характер сопряжения хозяйственно ценных признаков с содержанием крахмала в зависимости от уровня скороспелости позволило разделение всего массива сортов на две группы: I - ранние и среднеранние сорта, II - среднеспелые и более поздние. Для сортов II группы установлена существенная корреляционная зависимость содержания крахмала с количеством клубней на куст (г = 0,37) и массой одного клубня (г = - 0,31), тогда как в I группе было отмечено отсутствие корреляции данных показателей. Следовательно, можно предположить возможность создания ранних и среднеранних крупноклубневых сортов картофеля с повышенным содержанием крахмала.

Для данной группы сортов выявлена слабая корреляционная связь содержания крахмала с устойчивостью к вирусным болезням (г = 0,22), для поздних - с устойчивостью клубней к парше обыкновенной (г = 0,23). При исключении из анализа в 2013 г. сортов, пораженных вирусными болезнями, у оставшихся неповрежденных наблюдали среднего уровня корреляцию содержания крахмала с устойчивостью к альтернариозу (г = 0,42).

Проведенная оценка крахмалистости сортов коллекционного питомника за 20122013 гг. позволила выделить источники с повышенным и высоким содержанием крахмала. Самым высоким и стабильным содержанием крахмала в наших условиях выделился сорт Лазарь (Россия) - 25,3%. Сорт характеризуется высокой фертильностью пыльцы и

обильным ягодообразованием, что делает возможным использование его в качестве опылителя. Высокое содержание крахмала отмечено у сортов Здабыток - 22,2%, Выток - 17,2%, Сузорье - 17,2% (Беларусь) и Dunajec - 20,3%, Jantar - 18,9% (Польша), Винета - 19,2%, Asaja - 17,8% (Германия), Эффект - 18,2%, Накра - 18,5%, Брянский деликатес - 17,3%, Барон - 19,2%, Наяда -18,7%, Спиридон - 18,0%, Голубизна - 18,8% (Россия), Elles - 18,9% (Нидерланды).

В 2013 г оценен блок межвидовых гибридов и дополнительно часть коллекционных сортов. С высоким содержанием крахмала выделены сорта Adretta - 20,5%, Albatros - 20,8%, Thomana - 20,5% (Германия), Зарево - 22,0%, Валовецкий - 20,0% (Украина), Бабье лето -21,0% (Россия), Мустанг - 20,5% (Голландия). Все сорта относятся к среднеспелой и средне-поздней группе созревания, кроме сорта Adretta. Также выделены высококрахмалистые гибриды: 236-91, 161-94, 169-94, созданные с участием сорта Зарево, гибрид 47-3-33, созданный на основе сорта Cesa, а также гибриды ВИРа: 93-5-30 - 22,0% и А6-2405-2 - 22,5%.

Выводы. Выявлены высококрахмалистые сорта картофеля: Лазарь, Зарево, Здабыток, Dunajec и др. для дальнейшей селекционной работы. Установлено, что накопление крахмала в клубнях картофеля в условиях Волго-Вятского региона ограничивает сумма эффективных температур и пораже-

ние болезнями: фитофтороз, вирусы, альтер-нариоз, парша обыкновенная.

Список литературы

1. Абросимов Д.В. Оценка коллекции высококрахмалистых гибридов по стабильности проявления хозяйственно ценных признаков// Вопросы картофелеводства. Актуальные проблемы науки и практики: Научные труды/ Всероссийский НИИ картофельного хозяйства. М., 2006. С.125-130.

2. Букасов С.М., Камераз А.Я. Основы селекции картофеля. Л.: Сельхозгиз, 1959. 528 с.

3. Картофель России /Под ред. А.В. Коршунова. Т. III. М., 2003. 331 с.

4. Методика исследования по культуре картофеля. М., 1967. 264 с.

5. Международный классификатор СЭВ видов картофеля секции Tuberarium (Дип) Buk. Рода Solanum L. Л., 1984. 41 с.

6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

7. Ефимов В.М., Ковалев В.Ю. Многомерный анализ биологических данных. Санкт-Петербург, 2008. 87 с.

8. Пискун Г.И. Селекция картофеля на высокое содержание крахмала: этапы, результаты// Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию Института картофелеводства Национальной академии наук Беларуси: Научные труды. Минск, 2003. С.40-46.

9. Росс Х. Селекция картофеля. Проблемы и перспективы. М.: Агропромиздат, 1989. 183 с.

The initial material for selection of high-starch potato varieties in the Volga-Vyatka region

Sintsova N., Serqeeva Z

High starch potato varieties: the Effect, Nakra, Lazar, Elles, Bryansk delicacy, Baron, Jantar, Naiad, Spiridon, Asaja, Dunajec, Golubisna, Vytek, Zdabutok, Djuravinca, Suzorye, Arcadia, Zarevo, Adretta, Volovetsky, Babye leto, Mustang, Albatros, Thomana, and interspecific hybrids: 236-91, 161-94, 169-94, 47-3-33, 93-5-30, A6-2405-2 are selected. The factors limiting content of starch in tubers of a potato in the conditions of Volga-Vyatka region are established: the insufficient sum of effective temperatures, defeat by illnesses - blight, viruses, early blight, and scab. The interrelation between precocity and the starch content in contrast weather conditions is studied: in the rehumidified year negative correlation between precocity and the starch content in tubers r =-0.32 at the expense of destruction of a tops of vegetable of early varieties by blight is established, and in droughty years such correlation it is not revealed. The interrelation between the content of starch and efficiency elements is specified; dependence between the raised content of starch and small-size tubers is shown at late varieties, and at earlier varieties such dependence is not present. At selection on the high content of starch in the conditions of Volga-Vyatka region it is necessary to select middle-ripening potato varieties, which are able to accumulate high crop of tubers and starch up to harvest in September.

Key words: potato, variety, starch, productivity, correlation dependence