Использование химического мутагенеза в селекции яровой твёрдой пшеницы в степной зоне Ростовской области

Использование химического мутагенеза в селекции яровой твёрдой пшеницы в степной зоне Ростовской области

В. П. Кадушкина, ст.н.с, А. И. Грабовец, д.с.-х.н., профессор, член-кор. РАСХН, Р.И. Бондарь, н.с, Донской зональный НИИСХРАСХН

Использование метода экспериментального мутагенеза открывает большие возможности для прогресса в селекции культурных растений. Количество сортов, созданных данным методом, приблизилось к 31000, в том числе по пшенице — 164 [1]. Наиболее интенсивно в этом направлении работают в Китае — создано 264 сорта, в Индии — 186, Нидерландах — 171, в Японии — 87, в США — 75 сортов различных сельскохозяйственных культур [2]. В бывшем СССР было создано 96 сортов. Особая ценность метода заключается в возможности получения

принципиально новых форм растений, неизвестных ранее в растениеводстве.

Накоплен определённый опыт применения мутагенеза в селекции мягкой пшеницы [3—6]. По яровой твёрдой пшенице исследования также проводятся, но в небольшом объёме. Примером может служить сорт селекции Актюбинской СХОС Каргала 69, который проходит заключительное производственное испытание на ГСУ Актюбинской области РК [7].

Целью настоящих исследований было изучение мутагенного воздействия препарата 1,4-бис-диазоацетилбутана (ДАБ) на линии и гибриды яровой твёрдой пшеницы, а также создание на их основе нового исходного материала для селекции.

Объекты и методы исследований. Большой объём исследований по яровой твёрдой пшенице выполняется с использованием химических мутагенов (1,4-бис-диазоацетилбутана и др.). Использование этого метода позволило создать принципиально новый морфобиотип яровой твёрдой пшеницы — сократить вегетационный период со 115 дней до 90 и параллельно за счёт увеличения продуктивного кущения поднять потенциальную продуктивность. Использование последующей гибридизации выделившихся по комплексу признаков химических рекомбинантов с высокопродуктивными генотипами гибридного происхождения открывает новую перспективу по усилению адаптации и повышению потенциала урожаев у созданных константных форм.

Химическими мутагенами обрабатывали отечественные и зарубежные сорта, гибриды F1. Наиболее перспективными оказались линии, полученные при обработке 1,4-бис-диазоацетилбутаном (ДАБ)-0,1%. Предварительно замоченные в воде в течение 6 час. семена обрабатывали раствором мутагена, экспозиция 10 час., после чего отмывали проточной водой (1 час), подсушивали на открытом воздухе до сыпучести и высевали. Методика и техника обработки общепринятые [8]. Контролем служили семена, замоченные в воде в течение 20 часов. По каждому варианту обрабатывали по 1000 зёрен, контроль высевали по 80 зёрен.

Мутанты М1 высевали сплошным рядовым способом с нормой 20 зёрен/м п. Константные линии испытывали в конкурсном сортоиспытании, которое закладывали с нормой, оптимальной для яровой твёрдой пшеницы. В качестве стандарта использовали сорт Вольнодонская. Оценки проводили в соответствии с методикой Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1988) и методическими рекомендациями по изучению коллекции пшениц (ВИР, 1989). Селекционную проработку созданного генофонда осуществляли во всех звеньях селекционного процесса.

Результаты исследований. Совместное использование индуцированного мутагенеза и гибридизации позволило создать ценный исходный материал для селекции яровой твёрдой пшеницы в регионе. Следствием рекомбинации генов при скрещивании мутантов с различными сортами является совмещение в новом генотипе положительных признаков родителей, т.е. мутанты могут служить донорами различных селекционно-ценных свойств.

В Государственный реестр селекционных достижений России включены сорта, созданные при помощи химического мутагенеза, — Новодонская, Вольнодонская и Донская элегия. В

2011 г. на госсортоиспытание передан новый сорт яровой твёрдой пшеницы Мелодия Дона. Сорта

характеризуется высокой жаро- и засухоустойчивостью. Они обладают высокой экологической пластичностью. Имеют отличные макаронные качества.

В 2009 г. ряд перспективных сортов был обработан 1,4-бис-диазоацетилбутаном. В качестве исходного материала для обработки использовали новые перспективные линии местной селекции, сорта яровой твёрдой пшеницы Д-2093, Лилек, Николаша, Харьковская 23 и др.

В питомнике М! между вариантами наблюдали разницу по срокам появления всходов. Обработанные мутагеном растения выглядели несколько угнетёнными по сравнению с контролем. Примерно через 2 недели после всходов эти различия сгладились. В целом по питомнику при воздействии мутагеном ДАБ у 34% мутантов выколашивание наступало раньше контроля, у 48% одновременно с ним, у остальных позже на 1—3 дня. По засухоустойчивости мутанты в основном не отличались от контроля и имели одинаковые с ним оценки (92%). Высота растений у 58% мутантов уменьшилась, а длина колоса изменялась в равной степени (48%) в сторону уменьшения и увеличения. Установлено, что по массе зерна с одной делянки выше контроля мутанты составили 52%. В питомнике мутантов второго поколения М2 индивидуальный отбор вели по соответствию признаков растений модели сорта. Обращали внимание на устойчивость к болезням и вредителям, на биометрические показатели, выполненность зерна, скороспелость. По продолжительности вегетационного периода мутанты выколашивались в основном раньше стандарта на 1—4 дня.

Мутантные популяции:

- 4452/10 М2 ^4 Новодонская х к. 00904 Golondrino 1 Мексика) ДАБ-0,1%;

- 4484/10 М2 F3 31040/94 <М4 ^ (Васкана х Харьковская 3) х [Лидз х (Геркулес х М2 Лазоревая)] ДАБ-0,1%} х Харьковская 11> х к. 60396 Д 7925 США ДАБ-0,1%;

- 4502/10 М2 Fз [(М2 Харьковская 17 ДАБ-0,1% х СВР-458) х Харьковская 17] х (Леуку-рум 5 х М3 Оренбургская 10 ДАБ-0,1%) ДАБ-0,1% характеризовались скороспелостью, устойчивостью к поражению мучнистой росой (5%), имели большую высоту стебля и крупный колос.

Популяции:

- 4436/10 М2 Аннушка ДАБ-0,1%;

- 4442/10 М2 Нащадок ДАБ-0,1%;

- 4456/10 М2 ^3 Вольнодонская х Престиж) ДАБ-0,1% выколашивались на 3—7 дней позже стандарта, но отличались резистентностью к мучнистой росе. Высота стебля варьировала от 72,5 см до 79,1; длина колоса — 6,4—6,8 см.

В селекционном питомнике (СП) в 2011—

2012 гг. объём мутантов составлял 30% от общего числа изучаемых популяций, в контрольном

питомнике (КП) — 47%. Получен новый перспективный материал, отличающийся скороспелостью, высокой засухоустойчивостью, сочетающий высокую продуктивность с устойчивостью к грибным болезням.

В СП были выделены высокопродуктивные популяции:

- 4925/12 М3 {2482/00 р6 858 х Воронежская 7] х Валентина} ДАБ-0,1%;

- 4926/12 М3 Д-2098 ДАБ-0,1%;

- 4928/12 М3 ^4 Новодонская х к. 00904 Golondrino 1 Мексика) ДАБ-0,1%;

- 4934/12 М3 {F3 (40164/91 М3 Оренбургская 10 ДАБ—0,1% х Харьковская 11)} ДАБ-0,1% и др.

Данные популяции имели выход ценных линий от 5 до 6,5%, засухоустойчивость — на уровне стандарта (3,5—4,0 балла).

Были выделены высокопродуктивные популяции с высокой засухоустойчивостью (4 балла), но которые выколашивались позже стандарта на 1—4 дня:

- 4929/12 М3 к. 64516 Безенчукская 205 ДАБ-0,1%;

- 4931/12 М3 ^3 Вольнодонская х Престиж) ДАБ-0,1%;

- 4932/12 М3 < F3 {Харьковская 11 х [(Ко-корит 71 х Мелянопус 7) х Оренбургская 10]} х Вольнодонская> х (М3 Оренбургская 10 ДАБ-0,1% х Харьковская 11) ДАБ-0,1%;

- 4949/12 М3 Донская элегия ДАБ-0,1% и др.

Данные популяции имели выход ценных

линий от 3 до 7,3%.

В КП выделены высокопродуктивные линии, имеющие мутантное происхождение, а также полученные в результате сложных многоступенчатых скрещиваний с участием химических мутантов. Данные линии удачно сочетали высокую засухоустойчивость с продуктивностью. Они сформировали урожай зерна с делянки в пределах 117—131% к стандарту. Также они характеризовались высокой устойчивостью к мучнистой росе, хорошими иммунологическими свойствами.

В питомнике выделены скороспелые линии Горд. 5059/12 и Горд. 5060/12 из комбинации М3 Харьковская 23 ДАБ-0,1%, превышающие по комплексу признаков стандартный сорт Вольнодонская. Выколашивание у них наступает на 2—5 дней раньше стандарта, поражение мучнистой росой — 5—10%, засухоустойчивость — 3,5 балла.

Положительные результаты получены при дальнейшем включении мутантов в скрещивания. Линии Горд. 5078/12 и Горд. 5079/12 из комбинации F3 Донская элегия х F4 ^3 {М3 Оренбургская 10 ДАБ-0,1% х [

наряду с достаточно высокой урожайностью характеризовались высоким содержанием белка в зерне — 18,1—18,2%. В данном случае следует отметить высокую комбинационную способность сорта Донская элегия.

Довольно велика доля мутантов и в конкурсных испытаниях, где выделен ряд сортов-лидеров, которые будут размножены и переданы в ГСИ России:

- Горд. 5164/10 М3 Донская элегия ДАБ-0,1%;

- Горд. 5168/10 М3 СД 4354 ДАБ-0,1%

- Горд. 4848/11 F4 <М6 {Fj [(Харьковская 7 х Актюбинская 2) х (Харьковская 3 х Оренбургская 2)]} ДАБ-0,1%> х (М4 Оренбургская 10 ДАБ-0,05% х Д-8012) х 4224/03 М3 {Fj [(оз. тургидная х Ли) х Харьковская 7] х СД 4354} ДАБ-0,1% и др.

Эти сорта отличались от стандарта по ряду морфологических признаков: укороченным вегетационным периодом, повышенной продуктивностью (превышение над стандартом составило 2,2—5,5 ц/га), более высоким содержанием белка (15,9—16,0%) и клейковины.

Выделено также несколько сортов с высоким содержанием каротиноидов:

- Горд. 5194/10 М3 <<4273/03 F3 < М6 {Fj (Васкана х Харьковская 3) х [Лидз х (Геркулес х М2 Лазоревая)] ДАБ-0,1%} ДАБ-0,1%> х к. 61865 Taganrog Vilena Fideos>> ДАБ-0,1%;

- Горд. 5195/10 М3 Д-2093 ДАБ-0,1%;

- Горд. 5215/l0 М3 Донская элегия ДАБ-0,1% и др.

Эти сорта уступали по урожайности стандартному сорту, но они, несомненно, представляли практический интерес и будут включены в дальнейшие скрещивания. Включение мутантов в скрещивания ведёт к существенному изменению поведения мутантного гена в новой генотипической среде, что влечёт за собой, в свою очередь, значительное варьирование всех признаков и в конечном итоге вызывает новый всплеск генотипической изменчивости.

Вывод. Таким образом, как экспериментальный мутагенез, так и гибридно-мутационные скрещивания - перспективные направления селекции для решения проблемы создания высокопродуктивных сортов яровой пшеницы с высоким качеством зерна. Применение мутагена ДАБ на яровой твёрдой пшенице в условиях степной зоны Ростовской области позволило создать ряд конкурентоспособных, высококачественных линий и сортов.

Литература

1. Поползухина Н.А. Селекция яровой мягкой пшеницы в

условиях Западной Сибири на основе сочетания индуцированного мутагенеза и гибридизации: автореф. дис. ... докт.

с.-х. наук. Омск, 2003.

2. Micke A. Induced mutations for crop improvement / A. Micke,

B: Donini M. Maluszynskiy / Mutat. Breed; Rev. 1990. №7.

P:l—41.

3. Шкварников П.К., Кулик М.И., Моргун В.В. Экспериментальные мутации у пшеницы. Киев: Наукова думка, 1973. С. 78.

4. Мамалыга В.С. Действие химических и физических мутагенов на твёрдую яровую пшеницу // Химический мутагенез и гибридизация. М.: Наука, 1978. С. 87—91.

5. Майданюк Н.Д., Новикова О.Н. Оценка мутантных линий мягкой яровой пшеницы в контрольном питомнике // Химический мутагенез и проблемы селекции. М., 1991. С. 137—142.

6. Поползухина Н.А. Индуцированный мутагенез и гибридизация в решении проблемы качества зерна яровой мягкой пшеницы // Доклады РАСХН. 2006. № 3.

7. Цыганков В.И. Использование индуцированного мутагенеза при создании сортов и линий яровой твёрдой пшеницы для сухостепных условий Казахстана // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 2. С. 15-19.

8. Зоз Н.Н. Мутационная селекция. М.: Наука, 1968. С. 217.