Оценка экологической пластичности сортообразцов мягкой яровой пшеницы питомника Казахстанско-Сибирской сети CИММИТ

DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11106

УДК 633.111.1.

оценка экологической пластичности сортообразцов мягкой яровой пшеницы питомника казахстанско-

Сибирской сети оиммит*

Е. в. АГЕЕвА, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник

и. е. лиХЕнко, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора по научной работе, руководитель филиала

в. в. Советов, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН, просп. Академика Лаврентьева,10, Новосибирск, 630090, Российская Федерация

Резюме. В условиях Новосибирской области в 2015-2016 гг. была проведена оценка 44 сортообразцов мягкой яровой пшеницы из Казахстанско-Сибирского питомника СИММИТ по экологической пластичности и стабильности и выделены перспективные генотипы в качестве источников хозяйственно-полезных признаков. Агроклиматические условия в годы исследований сложились благоприятно, однако вегетационные сезоны различались по количеству осадков. В 2015 г. их выпало 288,7 мм, в 2016 г. - 160,0 мм. Сорта и линии были разделены на 3 группы по срокам созревания - среднеранние и ранние (23 шт.); среднеспелые (13 шт.), среднепоздние и позднеспелые (8 шт.). Оценку экологической пластичности образцов проводили по методике Р. А. Удачина и А. П. Головоченко (1990) с помощью показателей интенсивности и устойчивости индекса стабильности. По результатам дисперсионного анализа вклад изменчивости, обусловленной фактором год, составлял 6,55 %, генотипической изменчивости и изменчивости, вызванной взаимодействием факторов, -47,11 % и 15,35 % соответственно. В группе среднеранних и ранних наибольшую урожайность отмечали у сортообразцов Лютесценс 1082 (31,6 ц/га) и Новосибирская 18 (32,9 ц/га); в группе среднеспелых - Лютесценс 186/04-61 (33,5 ц/га); в группе среднепоздних и поздних - Лютесценс 96-12 (30,0 ц/ га) и Эритроспермум 85-08 (33,5 ц/га). Распределение по группам отзывчивости среди выделившихся образцов по урожайности было следующим: Эритроспермум 35, Лютесценс 248/05-3, Эритроспермум 85-08 отнесены к генотипам интенсивного типа; Лютесценс 1082, Лютесценс 2/03-09-3, Обская 2 - полуинтенсивного; Нива Прииртышья, Лютесценс 106-0/2003, Новосибирская 18, Лютесценс 96-12, Лютесценс 186/04-61 - экстенсивного. Сочетание высокой урожайности, стабильности и полуинтенсивного типа (11,57<И>22,37) отмечено у образцов Лютесценс 1082(31,6 ц/га) и Обская 2 (26,7 ц/ га), которые могут представлять интерес в качестве источников при селекции стабильных по продуктивности сортов. Для создания сортов интенсивного типа (И>22,37) представляют интерес Эритроспермум 35 (27,7 ц/га), Лютесценс 248/05-3 (28,6 ц/га) и Эритроспермум 85-08 (33,5 ц/га). Ключевые слова: пшеница мягкая яровая, урожайность, стабильность, сорт.

Для цитирования: Агеева Е. В., Лихенко И. Е., Советов В. В. Оценка экологической пластичности сортообразцов питомника казахстанско-сибирской сети СИММИТ // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 11. С. 26-29. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11106.

Повышение продуктивности мягкой яровой пшеницы остается одной из основных задач растениеводства. Прирост урожайности во многих регионах

составляет лишь 1 %. Это объясняется внедрением в производство сортов с высокой урожайностью, но низкой устойчивостью к неблагоприятным условиям среды [1, 2, 3, 4]. Только высокая адаптивность сортов может обеспечить стабильность урожая в различных экологических условиях [5, 6]. Однако огромное влияние на его формирование оказывают факторы окружающей среды, как абиотические (тип почвы, плодородие, влажность, температура воздуха, сроки сева и продолжительность дня), так и биотические (болезни, вредители). При этом их воздействие на формирование продуктивности зависит от года и севооборота. В засушливых метеоусловиях формируется зерно высокого качества, особенно по паровому предшественнику. В годы с повышенным увлажнением и низкой температурой воздуха активнее идет распространение таких болезней, как листовая и стеблевая ржавчины [7]. Тогда стабильностью высокого урожая, считается проявление генотипической способности сорта через широкий диапазон условий вегетации [8].

Исследованием экологической пластичности с целью показать значимость экологического сортоиспытания и пригодность сорта при возделывании в разных условиях среды занимались многие авторы [9, 10]. Поэтому ее изучение у мягкой яровой пшеницы весьма актуально, а в условиях Новосибирской области особенно в связи со спецификой климата.

Большинство научных работ по экологической пластичности выполнены по методике, разработанной S. Eberhart и W. Russell в интерпретации В. А. Зыкина [9, 10]. Ее достоинство заключается в использовании совокупной оценки среды по урожайности и универсальности подхода. Но в то же время возникает необходимость длительной оценки большого набора генотипов. Такие обстоятельства важны, поэтому, на наш взгляд, более целесообразно использовать методику, разработанную Р. А. Удачиным и А. П. Головоченко [11]. Она позволяет оценить экологическую пластичность генотипов при испытании минимум по двум годам. С помощью показателей интенсивности и устойчивости индекса стабильности можно охарактеризовать взаимодействие «генотип х среда».

Цель исследований - оценка экологической пластичности и стабильности сортов и линий мягкой яровой пшеницы Казахстанско-Сибирского питомника СИММИТ, а также выделение перспективных генотипов в качестве источников хозяйственно-полезных признаков для селекции.

Условия, материалы и методы. Эксперименты проводили в 2015-2016 гг. на опытном поле лаборатории селекции, семеноводства и технологии возделывания полевых культур СибНИИРС - филиал ИЦиГ СО РАН (Новосибирская область). В качестве материала для исследования были выбраны 44 сортообразца мяг-

* Работа выполнена в рамках Государственного задания Института цитологии и генетики СО НАР (проект № 0324-20180018).

Таблица 1. Происхождение сортообразцов мягкой яровой пшеницы питомника кАСиБ

Образец Оригинатор Продолжительность вегетационного периода, сут*

Степная 53 Актюбинская СХОС 77

Степная 1415 Актюбинская СХОС 78

Степная 1417 Актюбинская СХОС 77

ГВК 2074/4 ВКНИИСХ 83

ГВК 2100/8 ВКНИИСХ 84

Лютесценс 588-2-05 КазНИИЗиР 79

Лютесценс 715-04 КазНИИЗиР 78

Августина Карабалык 80

Эритроспермум 35 Карабалык 77

Лютесценс 1082 Карагандинский НИИРиС 78

Лютесценс 4595 Карагандинский НИИРиС 80

Лютесценс 9002 Карагандинский НИИРиС 77

Нива Прииртышья Павлодарский НИИСХ 81

Лютесценс 2/03-09-3 Павлодарский НИИСХ 80

Эритроспермум 24/02-10-4 Павлодарский НИИСХ 81

Юбилейная 60 Каз НИИ ЗХ 76

Шортандинская 2014 Каз НИИ ЗХ 77

Лютесценс 230/00 Каз НИИ ЗХ 79

Торнадо 22 Фитон 80

Лютесценс 1028 ОХМК-Алтайский НИИСХ 80

Лютесценс 248/05-3 ОХМК-СибНИИСХ СибНИИРС 80

Новосибирская 15 СибНИИРС 68

Сибирская 17 Алтайский НИИСХ 78

Лютесценс 1003 Алтайский НИИСХ 81

Лютесценс 1012 Курганский НИИСХ 79

Лютесценс 106-0/2003 Курганский НИИСХ 79

Лютесценс 120/2003 Курганский НИИСХ 78

Лютесценс 125/2003 Кургансемена 77

Лютесценс 7/04-10 Кургансемена 87

Лютесценс 34/08-19 Кургансемена 83

Лютесценс 208/08-4 СибНИИРС 85

Новосибирская 18 СибНИИРС 76

Обская 2 ОмГАУ 78

Лютесценс 27-12 ОмГАУ 79

Лютесценс 96-12 ОмГАУ 86

Эритроспермум 85-08 СибНИИСХ 84

Лютесценс 6/04-4 СибНИИСХ 85

Лютесценс 71/07-12 СибНИИСХ 80

Лютесценс 186/04-61 Челябинский НИИСХ 83

Чебаркульская 3 Челябинский НИИСХ 79

Родник НИИ Юго-Востока 77

Саратовская 75 НИИ Юго-Востока 75

ЛД 25 НИИ Юго-Востока 85

Л 654 НИИ Юго-Востока 88

* - продолжительность вегетационного период в Новосибирской области за 2015-2016 гг.

кой яровой пшеницы (19 из Казахстана, 25 из России) питомника Казахстанско-Сибирской сети СИММИТ. Оценивали их урожайность и продолжительность вегетационного периода (табл. 1). Посев осуществляли по пару на делянках площадью 2 м2, в трехкратной повтор-ности, во второй половине мая.

Вегетационный период 2015 г. отличался достаточным количеством тепла, а также осадков в мае (70 мм) и июле (31,9 мм), в третьей декаде июня дождей не было. Наибольшее количество осадков выпало в июле, дождливой была первая декада месяца (61 мм). Метеоусловия августа соответствовали норме.

Вегетационный период 2016 г. был также теплым и среднеувлажненным. В мае отмечали дефицит тепла, в первой декаде среднесуточная температура воздуха составила 6,5 0С, но к третьей декаде она возросла до 15,8 ос. Количество осадков в мае составило 85,4 % от среднемноголетнего. Июнь был жарким и засушливым. В июле осадков выпало на 24 % больше нормы. С середины августа установилась сухая и жаркая погода.

В целом погодные условия лет исследования позволили провести объективную оценку сортообразцов по экологической пластичности и стабильности.

Дисперсионный анализ данных выполняли по Б. А. До-спехову [12]. Сравнение проводили со среднегрупповой величиной. Параметры экологической пластичности рассчитывали по методике Р. А. Удачина и А. В. Головоченко [11]. Реакцию сортов оценивали, используя индекс интенсивности - отношение разности урожайности по двум крайним ее значениям для конкретного сорта к средней ее величине для всех сортов набора на всех фонах: И =

1 опт лим/ у ' у '

Не менее важный критерий - показатель индекса стабильности:

ИС = Х2^, _

где ИС - индекс стабильности; X - средняя величина урожайности сорта в определённых условиях; S - среднеквадратическое отклонение урожайности сорта в опыте.

Используя индекс стабильности, рассчитывали показатель устойчивости индекса стабильности (У), который дает возможность определить интенсивность сорта и его стабильность:

У=

где ИС - среднее значение индекса стабильности у набора сортов на всех фонах испытания; ИСопт, ИСЯШ - индексы стабильности сортов на оптимальном и лимитированном фонах соответственно.

Таблица 2. Результаты дисперсионного анализа урожайных данных сортов и линий мягкой яровой пшеницы

Источник варьирования Сумма квадратов (SS) Степень свободы (df) Средний квадрат (MS) Критерий Фишера (F) Доля влияния фактора, %

Общая 16346,039 - - - 100

Год (А) 1070,422 1 1070,422 38,03* 6,55

Сорт(В) 7700,608 44 175,014 6,22* 47,11

Взаимодействие А*В 2508,802 44 57,018 2,026 15,35

* - достоверно при Р<0,05.

Результаты дисперсионного анализа и параметры экологической пластичности обрабатывали с использованием пакета программ Microsoft Office Excel 2013.

Результаты и обсуждение. Сорта и линии были разделены на 3 группы по срокам созревания - средне-ранние и ранние (23 сортообразца, продолжительность вегетационного периода - 70...78 сут), среднеспелые (13 сортообразцов, 80.82 сут), среднепоздние и позднеспелые (8 сортообразцов, 84.90 сут).

Таблица 3. Урожайность сортообразцов, ц/га

Образец Урожайность, ц/га

2015 г. 2016 г. 1 среднее

Группа среднеранних и ранних сортов

Эритроспермум 35 23,9 31,5 27,7

Лютесценс 1082 28,4 34,8 31,6

Лютесценс 106-0/2003 26,8 26,6 26,7

Новосибирская 18 34,2 31,6 32,9

Обская 2 24,7 28,1 26,4

Среднее по группе 17,6 25,1 21,3

НСР05 2,2 1,2

Группа среднеспелых сортов

Нива Прииртышья 28,1 28,3 28,2

Лютесценс 2/03-09-3 26,2 31,4 28,8

Лютесценс 248/05-3 24,9 32,2 28,6

Лютесценс 186/04-61 34,8 32,1 33,5

Среднее по группе 24,6 25,9 25,2

НСР05 1,7 1,4

Группа среднепоздних и позднеспелых сортов

Лютесценс 96-12 31,3 28,6 30,0

Эритроспермум 85-08 37,7 29,4 33,5

Среднее по группе 26,7 25,0 25,8

НСР05 3,0 2,1

В результате двухфакторного дисперсионного анализа данных по урожайности (табл. 2) установлено, что вариансы, отражающие изменчивость генотипов и условия вегетации, достоверны. Доля влияния фактора «год» составила 6,55 %, взаимодействия факторов «год» и «сорт» - 15,35 %. Наибольший вклад в общее

фенотипическое варьирование урожайности оказывал фактор «сорт» - 47,11 %.

В процессе проведения полевых экспериментов на-бл юдал и знач ительную изменчивость по урожай ности. В 2015 г. она варьировала от 6,0 ц/га до 40,0 ц/га, в 2016 г. - от 9,5 ц/га до 41,9 ц/га. За два года исследований величина этого показателя была достоверно выше среднего значения у 12 генотипов (табл. 3). В группе среднеранних и ранних наибольшую урожайность отмечали у сортообразцов Лютесценс 1082 (31,6 ц/га) и Новосибирская 18 (32,9 ц/га); в группе среднеспелых -Лютесценс 186/04-61 (33,5 ц/га); в группе среднепозд-них и позднеспелых - Лютесценс 96-12 (30,0 ц/га) и Эритроспермум 85-08 (33,5 ц/га).

Коэффициент интенсивности позволяет определить степень отзывчивости генотипов. По результатам нашего исследования в группу сортов интенсивного типа вошли 23 генотипа, полуинтенсивного - 10 и экстенсивного - 20 генотипов. Среди образцов, выделившихся по урожайности, в группу интенсивного типа (И>16,97+НСР05) вошли - Эритроспермум 35, Лютесценс 248/05-3, Эритроспермум 85-08; полуинтенсивного (16,97-НСР05<И>16,97+НСР05) - Лютесценс 1082, Лютесценс 2/03-09-3, Обская 2; экстенсивного (И<16,97-НСР05) - Нива Прииртышья, Лютесценс 1060/2003, Новосибирская 18, Лютесценс 96-12, Лютесценс 186/04-61 (табл. 4).

Наибольшие индексы стабильности (ИС) за два года были отмечены у сортообразцов Нива Прииртышья (ИС=329,7 и 1694,9), Новосибирская 15 (ИС=408,4 и 564,6), Новосибирская 18 (ИС=425,8 и 2113,8) и Обская 2 (ИС=353,4 и 286,2).

Р. А. Удачиным и А. П. Головоченко (1990) была предложена классификация сортов по степени устойчивости индекса стабильности, согласно которой сорта делились на высокостабильные (У>94,0+НСР05), стабильные (94,0-НСР05<У>94,0+НСР05) и нестабильные (У<94,0-НСР05). Проведенный анализ показал, что боль-

Таблица 4. Параметры экологической пластичности сортов мягкой яровой пшеницы

Образец И

Группа среднеранних и ранних сортов

Эритроспермум 35 27,47 335,5 138,4 172,0*

Лютесценс 1082 20,04 172,2 238,1 75,9**

Лютесценс 106-0/2003 -0,62 589,1 192,3 304,0*

Новосибирская 18 -8,01 425,8 2113,8 82,0**

Обская 2 12,63 353,4 286,2 -516,1

Группа среднеспелых сортов

Нива Прииртышья 0,71 329,7 1694,9 -398,3

Лютесценс 2/03-09-3 18,06 204,7 164,0 114,8**

Лютесценс 248/05-3 25,44 235,4 399,8 40,0***

Лютесценс 186/04-61 -8,27 319,9 77,7 161,9*

Группа среднепоздних и позднеспелых сортов

Лютесценс 96-12 -9,24 165,0 216,6 98,9**

Эритроспермум 85-08 -24,76 1081,1 91,0 81,2**

Среднее 16,97 265,7 282,3 94,0

НСР05 5,4 56,3 20,5

* - высокостабильные образцы; ** - стабильные; *** - нестабильные. 28 _ Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 11

шинство образцов можно отнести к числу стабильных (15 генотипов) и высокостабильных (15 генотипов). Данные по четырем образцам, характеризовавшимся отрицательными значения индекса стабильности, были статистически недостоверны. В группу высокостабильных урожайных генотипов вошли Лютесценс 186/04-61 (У=161,9), Эритроспермум 35 (У=172,0) и Лютесценс 106-0/2003 (У=304,0); стабильных - Лютесценс 2/03-09-3 (У=114,8), Лютесценс 1082 (У=75,9), Новосибирская 18 (У=82,0), Эритроспермум 85-08 (У=81,2), Лютесценс 96-12 (У=998,9); нестабильных -Лютесценс 248/05-3 (У=40,0).

Стоит отметить, что чем больше коэффициент интенсивности, тем меньше устойчивость индекса стабильности, то есть более интенсивный сорт будет менее стабильным [11]. Такая закономерность подтверждена и в наших исследованиях. Коэффициент интенсивности у генотипа Лютесценс 106-0/2003 был

равен И=-0,62, в то время как устойчивость индекса стабильности был выше среднего в 3 раза - У=304,0. Авторы метода отмечают, что связь показателей может нарушаться, так как она носит корреляционный характер.

выводы. В результате проведенной оценке экологической пластичности и стабильности установлено, что сорта и линии Казахстанско-Сибирского питомника СИММИТ имеют селекционную значимость для Сибирского региона. Сочетание высокой урожайности, стабильности и полуинтенсивного типа (11,57<И>22,37) отмечено у генотипов Лютесценс 1082 (31,6 ц/га) и Обская 2 (26,7 ц/га), которые могут представлять интерес в качестве источников при селекции стабильных по продуктивности сортов. В случае создании сортов интенсивного типа (И>22,37) представляют интерес Эритроспермум 35 (27,7 ц/га), Лютесценс 248/05-3 (28,6 ц/га), Эритроспермум 85-08 (33,5 ц/га).

Литература.

1. Характеристика вирулентности популяций Puccinia triticina и перспективы использования генов Lr24, Lr25, LrSp в селекции яровой мягкой пшеницы на Южном Урале / В. А. Тюнин, Е. Р. Шрейдер, Е. И. Гультяева и др. // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017. № 21 (5). С. 523-529.

2. Щербаков В. К. Эволюционно-генетическая теория биологических систем: гомеостаз, значение для развития теории селекции //Вестник сельскохозяйственной науки. 1981. № 3. С. 59-67.

3. Genetic analysis of heading date in winter and spring wheat/M. Huang, N. Mheni, G. Brown-Guedira et al. // Euphytica. 2018. № 214 (8). С. 128.

4. Associations between plant density and yield components using different sowing times in wheat (Triticum aestivum L.) / T. Kiss, K. Balla, J. Bnyai et al.// Cereal Research Communications. 2018. 46 (2). Pp. 211-220.

5. Потанин В. Г., Алейников А. Ф., Стёпочкин П. И. Новый подход к оценке экологической пластичности сортов растений // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014. Т. 18. № 3. С. 548-552.

6. Хангильдин В. В. Гомеостаз компонентов урожая зерна и предпосылки к созданию модели сорта яровой пшеницы // Генетический анализ количественных признаков растений. Уфа: БФ АНСССР, 1979. С. 5-39.

7. Койшыбаев М. Болезни пшеницы. Анкара: Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО), 2018. С. 365.

8. Gomez-Becerra H. F., MorgounovA., Abugalieva A. Evoluation yields stability, reliability and cultivar recommendations in spring wheat (Triticum aestivum L.) from Kazakhstan and Siberia // J. Cent. Eur. Agris. 2006. № 7. Pp. 649-660.

9. Методики расчета экологической пластичности сельскохозяйственных растений по дисциплине «Экологическая генетика» / В. А. Зыкин, И. А. Белан, В. С. Юсов и др. Омск: ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2008. С. 19-26.

10. Экологическая пластичность сельскохозяйственных растений (методика и оценка) /В. А. Зыкин, И. А. Белан, В. С. Юсо и др. Уфа: Центр сельскохозяйственного консультирования РБ, 2011. С. 97.

11. Удачин Р. А., Головоченко А. П. Методика оценки экологической пластичности сортов пшеницы // Селекция и семеноводство. 1990. № 5. С. 2-6.

12. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. С. 244-268.

Evaluation of Environmental Plasticity of Spring Soft Wheat Samples from the Nursery of the Kazakhstan-Siberian Network of CIMMYT

E. V. Ageeva, I. E. Likhenko, V. V. Sovetov

Federal Research Center the Institution of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, prosp. Akademika Lavrent'eva, 10, Novosibirsk, 630090, Russian Federation

Abstract. In 2015-2016, under conditions of the Novosibirsk region, 44 samples of spring soft wheat from the Kazakhstan-Siberian nursery of CIMMYT were examined for ecological plasticity and stability. Promising genotypes were selected as sources of economically useful traits for selection. Agro-climatic conditions in the years of the research were favourable, however growing seasons differed in the amount of precipitation. In 2015 there were 288.7 mm of precipitation, in 2016 there were 160 mm. Varieties and lines were divided into 3 groups according to maturity terms: middle-early and early (23 variety samples); mid-season (13 variety samples); middle-late and late ripening (8 variety samples). The assessment of the environmental plasticity of the samples was carried out according to the method developed by Udachin and Golovchenko (1990) with the use of indicators of the intensity and stability of the stability index. Analysis of variance showed that the contribution of variability due to meteorological factor was 6.55%, whereas the genotypic variability and variability caused by the interaction of factors were 47.11% and 15.35%, respectively. In the group of middle-early and early samples the highest yields were observed in Lutestsens 1082 (3.16 t/ha) and Novosibirs-kaya 18 (3.29 t/ha). In mid-season group the best sample was Lutestsens 186/04-61 (3.35 t/ha). In the group of middle-late and late ripening samples the highest yields were observed in Lutescens 96-12 (3.00 t/ha) and Erythrospermum 85-08 (3.35 t/ha). According to the responsiveness, the samples selected by the yield was divided into 3 groups: Erythrospermum 35, Lutescens 248/05-3, Erythrospermum 85-08 were included in the group of the intensive type; Lutescens 1082, Lutescens 2/03-09-3, Obskaya 2 were included in the group of the semi-intensive type; Niva Priirtyshia, Lutescens 106-0/2003, Novosibirskaya 18, Lutescens 96-12, Lutescens 186/04-61 were included in the group of the extensive type. The high yield, stability and semi-intensive type were combined in genotypes of the Lutescens 1082 (3.16 t/ha) and Obskaya 2 (2.67 t/ha), which may be of interest as sources in breeding for stability in productivity. Erythropermum 35 (2.77 t/ha), Lutescens 248/05-3 (2.86 t/ha), Erythrospermum 85-08 (3.35 t/ha) are of interest for the development of varieties of the intensive type. Keywords: spring soft wheat; yield; stability; variety.

Author Details: E. V. Ageeva, Cand. Sc. (Agr.), research fellow (e-mail: укажите); I. E. Likhenko, D. Sc. (Agr.), deputy director for science, branch director; V. V. Sovetov, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow.

For citation: Ageeva E. V., Likhenko I. E., Sovetov V. V. Evaluation of Environmental Plasticity of Spring Soft Wheat Samples from the Nursery of the Kazakhstan-Siberian Network of CIMMYT. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 11. Pp. 26-29 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11106.