Оценка исходного материала и наследование хозяйственно ценных признаков зернового сорго

Оценка исходного материала и наследование хозяйственно ценных признаков зернового сорго

С.И. Капустин, к.с.-х.н., А.Б. Володин, к.с.-х.н., ФГБНУ Северо-Кавказский ФНАЦ; А.С. Капустин, к.с.-х.н., ФГАОУ ВО Северо-Кавказский ФУ

Увеличение продуктивности сорго в настоящее время связано с получением новых гетерозисных гибридов, имеющих большой потенциал урожайности и высокое качество зерна [1—3]. В генотипе важно собрать больше желательных признаков [4]. При изучении проявления гетерозиса по урожайности зерна у сорго установлено, что некоторые комбинации могут превышать родительские формы на 40—70% и более [5, 6]. В исследованиях K. Pal, S.K. Singh [7], М.П. Жуковой, А.Б. Володина, С.И. Капустина [8, 9] определена величина гетерозиса по отношению к лучшему родителю и к их среднему значению. По урожайности зерна максимальный эффект гетерозиса установлен при межвидовых скрещиваниях. В сравнении со средними значениями родителей он достигал 110—150%. Образцы кафрского сорго целесообразно использовать для создания стерильных аналогов, т.е. материнских форм. По реакции на ЦМС они обладают в основном закрепительной способностью. ЦМС передаётся образцам — закрепителям стерильности методом насыщающих скрещиваний с отбором типичных растений для данных опылителей, но стерильных по пыльце. При создании отцовских форм стерильных гибридов лучше применять линии или сорта гвинейского, хлебного, китайского и особенно негритянского видов сорго [10, 11]. При подборе пар для гибридизации необходима информация о хозяйственно ценных свойствах родительских форм, их комбинационной способности и закономерностях наследования количественных признаков [12—14].

Цель исследования: изучение наследуемости и уровня гетерозиса основных количественных признаков у новых гибридов зернового сорго, полученных на стерильной основе.

Материал и методы исследования. Объектом исследования являлись 169 гибридов (F1) сорго, полученных на стерильной основе. Лучшие комбинации представлены в таблицах 1, 2. Стандартом зернового сорго служил сорт Зерста 97. В качестве материнских форм высевали 6 ЦМС линии собственной селекции. Как отцовские формы использовали 22 высокоурожайных восстановителей фертильно-сти селекции Северо-Кавказского ФНАЦ, а также из других российских и иностранных селекцентров. Для уточнения показателей наследуемости предметом изучения были продолжительность вегетационного периода, высота растений, урожайность зерна, размер метёлки и величина её выхода из раструба верхнего листа, масса 1000 зёрен и др.

В 2017—2018 гг. исследование линий, сортов и популяций гибридов сорго осуществляли на опытном поле и лабораторной базе ФГБНУ Северо-Кавказский ФНАЦ, расположенном в г. Михайловске Ставропольского края. Почвенный покров — мицеллярно-карбонатный, малогу-мусный, среднесуглинистый чернозём. Глубина гумусового горизонта опытного поля 100—120 см, содержание гумуса в пахотном слое 3,2%. Обеспеченность почв подвижными элементами минерального питания средняя.

Среднегодовое количество осадков в зоне исследований составляло 550 мм, за период май — сентябрь — 329 мм. Сумма эффективных температур выше +10°С - 3300-3600°С, ГТК - 0,9-1,1. Количество осадков за май — сентябрь в 2017 г. составляло 315 мм, в том числе за май — июнь — 245 мм. В 2018 г. за вегетационный период выпало 131 мм, из которых 78 мм в июле. Среднесуточная температура воздуха за май — сентябрь в 2017 г. имела значение 20,1°С, в 2018 г. — 21,0°С при норме 18,4°С. Количество дней с относительной влажностью воздуха ниже 30% в изучаемые годы равнялось 59 и 77.

Изучение линий, сортов и гибридов сорго осуществляли методом лабораторных и полевых опытов в соответствии с методическими указаниями по изучению коллекционных образцов кукурузы, сорго и крупяных культур [15]. Посев селекционных питомников проводили во второй декаде мая, густоту стояния формировали вручную, из расчёта 150 тыс. растений на 1 га. Обработку почвы, уход за посевами выполняли по авторской методике [16]. Статистический анализ полученных данных проведён по Б.А. Доспехову [17].

Результаты исследования. У стерильных линий наименьшая продолжительность периода всходы — вымётывание (60—63 дн.) установлена у А-1012, А-3615, А-3529 (табл. 1). Значительная продолжительность этого периода была у сорта Коричневозёрное 11С (66 дн.). Отцовские формы, опыление которыми способствует получению высокого уровня гетерозиса зерна в сравнении с стерильными линиями, имели более значительную продолжительность периода всходы — вымётывание — 67—71 дн. Во избежание доминирования позднеспелости формы отбирали с различиями 3—5 дн. У комбинации Коричневозёрное 11С х Л. 3631/93 в сравнении со средней по родительским формам (69 дн.) истинный гетерозис показывает уменьшение продолжительности периода всходы — вымётывание на 4 дн., или на 5,8%. У остальных гибридов, представленных в таблице, истинный гетерозис увеличил изучаемый период на 3—11 дн., или на 7—16,9%.

1. Проявление эффекта гетерозиса в период всходы — вымётывание, высота растений, длина листа

Линия, сорт, гибрид Период всходы - выметывание Высота растений Длина листа

среднее истинный гетерозис на 30-й день вегетации созревание семян среднее истинный гетерозис

сут. сут. % среднее истинный гетерозис среднее истинный гетерозис

см см % см см % см см %

А-1012 60 - - 40 - - 117 - - 58 - -

А-3615 62 - - 42 - - 103 - - 61 - -

А-3529 63 - - 42 - - 107 - - 60 - -

Коричневозёрное 11С 66 - - 40 - - 124 - - 63 - -

Ерген 68 - - 35 - - 116 - - 70 - -

ПОСС 42 67 - - 40 - - 139 - - 69 - -

Л.3631/93 71 - - 49 - - 119 - - 68 - -

Зерста 97, 64 - - 38 - - 141 - - 68 - -

А-1012 х Ерген 71 +7 +10,9 39 +1 +2,6 145 +28 23,9 75 +11 +17,2

А-3615 х Ерген 76 +11 +16,9 39 0 0 139 +29 +20,9 68 +2 +3,0

А-3529 х Ерген 72 +6 +9,1 38 -1 -2,6 136 +26 +23,6 68 +3 +4,6

Коричневозёрное 11С х Ерген 77 +10 +14,9 40 +2 +5,3 152 +32 +21,1 73 +6 +8,9

А-1012 х ПОСС 42 70 +6 +9,4 47 +7 +17,9 146 +18 +14,1 73 +9 +14,1

А-3615 х ПОСС 42 75 +10 +15,4 40 -1 -2,4 139 +18 +14,9 78 +13 +20,0

Коричневозёрное 11С х Л.3631/93 65 -4 -5,8 43 -1 -2,3 144 +22 +18,0 67 +2 +3,1

А-3529 хНаран 67 +3 +4,7 42 +2 +5,0 133 +34 +28,5 66 +2 +3,1

оо

2. Показатели гетерозиса урожайности зерна, длины метёлки, массы 1000 зёрен

Линия, сорт, гибрид Урожайность зерна Длина метёлки Выход метёлки из раструба верхнего листа Масса 1000 зёрен

гибрида, линии, сорта, т/га средняя родительских форм, т/га истинный гетерозис среднее, см истинный гетерозис среднее, см истинный гетерозис среднее, г истинный гетерозис

т/га % см % см % г %

А-1012 2,61 - - - 22 - - 18 - - 24,0

А-3615 2,63 - - - 23 - - 10 - - 23,0

А-3529 2,53 - - - 25 - - 3 - - 23,1

Коричневозёрное 11С 2,29 - - - 22 - - 19 - - 21,6

Ерген 5,28 - - - 30 - - 6 - - 24,2

ПОСС 42 5,51 - - - 22 - - 8 - - 24,1

Л.3631/93 5,34 - - - 29 - - 10 - - 23,6

Зерста 97, 4,63 - - - 23 - - 11 - - 23,3

А-1012 х Ерген 6,09 3,95 2,14 54,2 29 +3 +11,5 22 +10 +83,3 23,6 -0,5 -2,1

А-3615 х Ерген 5,61 3,96 1,69 42,7 27 +1 +3,8 9 +1 +12,5 24,4 +0,8 +3,4

А-3529 х Ерген 6,02 3,91 2,11 54,0 30 +2 +7,1 9 +4 +80,0 24,6 +1,0 +4,2

Коричневозёрное 11С х Ерген 5,88 3,79 2,09 55,1 31 +5 +19,2 23 +10 76,9 23,8 +0,9 +3,9

А-1012 х ПОСС 42 6,01 4,08 1,93 47,3 29 +7 +31,8 15 +2 +15,4 25,6 +1,5 +6,2

А-3615 х ПОСС 42 5,90 4,07 1,83 44,9 27 +4 +17,4 12 +3 +33,4 24,4 +0,8 +3,4

Коричневозёрное 11С х Л.3631/93 6,13 3,82 2,31 60,5 33 +4 +13,8 15 +1 +7,1 24,3 -0,3 -1,2

А-3529 хНаран 5,69 4,02 1,67 41,5 31 +5 +19,2 9 +2 +28,6 24,2 -0,9 -3,9

НСР0 05, т/га 0,23

Высота растений гибридов зависит от генотипов исходных родительских форм. На 30-й день вегетации у стерильных линий самая большая высота растений установлена у А-3615 и А-3529 (по 42 см). В фазе созревания семян линии Коричневозёр-ное 11С и А-1012 имели высоту 124 и 117 см. У остальных форм она колебалась в пределах 103—107 см, высота растений отцовских форм составляла 116—139 см. У большинства полученных гибридов этот признак имел значения 133—152 см. Стандартный сорт Зерста 97 в этот период имел высоту растений 141 см. В сравнении со средними значениями родительских форм истинный гетерозис по высоте растений в период созревания семян установлен практически у всех представленных гибридов (18—34 см; 14,1—28,5%). Самые большие значения наблюдались при опылении пыльцой Ерген (26—32 см; 21,1—23,9%) и Наран (34 см; 28,5%). У стерильных линий максимальный истинный гетерозис по высоте растений установлен у линии А-3529 (26—34 см; 23,6—28,5%).

Длина листа у стандартного сорта составляла 68 см. При этом истинный гетерозис повышения длины листа у полученных гибридов в сравнении со средними показателями этого признака у родительских форм колебался от 2 до 13 см (3,0— 20,0%). Высокие показатели гетерозиса данного признака фиксировались у гибридов с участием стерильной линии А-1012 и отцовских форм Ерген и ПОСС 42. Опыление пыльцой Ерген остальных стерильных линий повышало длину листа на 2—6 см (3,0—8,9%).

Лучшей перспективой в производстве обладают гибриды сорго с крупной, прямостоячей, рыхлой, хорошо выдвинутой из раструба верхнего листа метёлкой. У стерильных линий небольшая длина метёлки установлена у А-3529 (25 см). У остальных этот признак составил 22—23 см. Самый значительный выход ножки метёлки (18—19 см) наблюдался у А-1012 и Коричневозёрное 11С. Отцовские формы Ерген и Л. 3631/93 отличались значительной длиной метёлки (29—30 см), а их выход из раструба верхнего листа варьировал в пределах 6—10 см. Длина метёлки 30 см и более получена у гибридных комбинаций с участием стерильных линий Коричневозёрное 11С (31—33 см) и А-3529 (30—31 см). Выход ножки метёлки имел у гибридов Коричневозёрное 11С х Ерген (23 см) и А-1012 х Ерген (22 см). Гетерозис составил соответственно по 10 см (76,9—83,3%). По сочетанию длины метёлки и выхода ножки метёлки из раструба верхнего листа перечисленные комбинации имеют преимущество в сравнении с другими гибридами (табл. 2). Высоких различий варьирования гетерозиса массы 1000 зёрен в изучаемые годы не установлено.

Главным признаком использования гибридов в производстве является величина урожайности зерна. У стерильных линий наибольшие значения этого признака были у А-3615 (2,63 т/га) и А-1012

(2,61 т/га). У остальных форм значение признака варьировало в пределах 2,29—2,53 т/га. У отцовских форм самый высокий урожай зерна установлен у приведённых в таблице 2 сортов и линий Ерген, ПОСС 42 и Л.3631/93 (5,28—5,51 т/га). Анализ полученных гибридов и их родительских форм позволяет сделать заключение, что по урожайности зерна они проявили истинный гетерозис и у лучших комбинаций на 2,09—2,31 т/га (54,0—60,5%) превысили средний урожай своих родителей. Самый высокий урожай зерна в пересчёте на 13% влажности получен у гибридов Коричневозёрное 11С х Л.3631/93 (6,13 т/га), А-1012 х Ерген (6,09 т/га), А-3529х Ерген (6,02 т/га), А-1012хПОСС 42 (6,01 т/га), Коричневозёрное 11С х Ерген (5,88 т/га) (табл. 2).

Наименьшие показатели уборочной влажности зерна в конце созревания (2 октября) у материнских форм установлены у линий Коричневозёрное 11С (12,8%) и А-3529 (13,7%). У А-1012 и А-3615 они составляли 15,1 и 16,0%. Отцовские формы Ерген и Л.3631/93 имели аналогичные признаки на уровне 13,6 и 12,3%. Линии Коричневозёрное 11С и Л.3631/93 отличались высоким темпом суточного снижения влажности зерна в конце созревания (0,5—0,6%). У полученного гибрида также прослеживался этот признак. Уборочная влажность зерна 2 октября составляла 11,9%. У стандартного сорта Зерста 97 она имела значение 15,6%; А-1012 х Ерген — 16,7%; Коричневозёрное 11С х Ерген — 14,1%; А-3529 х Наран — 14,0%.

Выводы. В среднем за 2017—2018 гг. наиболее высокий урожай зерна получен у гибридов Коричневозёрное 11С х Л.3631/93 (6,13 т/га), А-1012 х Ерген (609 т/га), А-3529 х Ерген (6,02 т/га), А-1012х ПОСС 42 (6,01 т/га), Коричневозёрное 11С х Ерген (5,88 т/га). Уровень гетерозиса при этом составил 1,93—2,31 т/га (47,3—60,5%).

У представленных гибридов длина метёлки составила 29—33 см. Выход метёлки из раструба верхнего листа самые большие значения (22—23 см) имел А-1012 х Ерген и Коричневозёрное 11С х Ерген. У комбинации Коричневозёрное 11С х Л.3631/93, кроме самой высокой урожайности зерна, установлена его низкая влажность (11,9%), большая длина метёлки (33 см) и уменьшение на 4 дня периода всходы — вымётывание в сравнении со средними данными его родительских форм.

Стерильные линии Коричневозёрное 11С, А-1012, А-3529 обладают высоким эффектом гетерозиса по урожайности зерна, длине метёлки и её выхода из раструба верхнего листа с незначительным гетерозисом по продолжительности периода всходы — вымётывание.

Литература

1. Володин А.Б., Капустин С.И., Капустин А.С. Эффективность новых сортов и гибридов зернового сорго в условиях Ставропольского края // Научно-практические пути повышения экологической устойчивости и социально-экономическое обеспечение сельскохозяйственного производства: матер. междунар. науч.-практич. конф. Соленое-Займище, 2017. С. 858—862.

2. Капустш А.С., Капустш С.1., Барановський О.В. та iH. Рос-линництво за кл1матичних умов поденного сходу Украгни. Луганськ: ЛНАУ, 2012. 564 с.

3. Li X., Fridman E., Tesso T.T., Yu J., Phillips R.L. Dissecting repulsion linkage in the dwarfing gene Dw3 region for sorghum plant height provides insights into heterosis // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2015. № 112 (38). P. 11823-11828.

4. Reddy B.V.S., Ramesh S., Ortiz R. Genetic and cytoplasmic nuclear mals steritiry in sorghum plant breading // New jersy wiliey and sons inc. 2005. № 25. P. 139-169.

5. Метлин В.В. Изучение наследования количественных признаков у сорго / В.В. Метлин, П.И. Костылев, Л.М. Кос-тылева [и др.] // Проблемы селекции, семеноводства, технологии возделывания и переработки сорго: тез. докл. на науч.-практич. конф. Саратов, 1995. С. 25-26.

6. Багринцева Н.А., Вахопский Э.К. Исходный материал для селекции зернового сорго // Современные методы адаптивной селекции зерновых и кормовых культур: матер. междунар. конф. Самара, 2003. С. 199-202.

7. Pal K., Singh S.K., Kumar B., Singh C. Studies on heterosis and inbreeding depression in forage sorghum (Sorghum Bicolor L. Moench) // Biochemical and Cellular Archives. 2017. № 17 (1). P. 117-128.

8. Жукова М.П., Володин А.Б. Результаты селекции сорго на гетерозис // Вестник АПК Ставрополья. 2016. № 4 (24). С. 163-168.

9. Kapustin S.I., Volodin A.B., Kravtsov V.V., Lebedeva N.S., Kapustin A.S. The combinational capacity of the lines and the level of heterosis in the hybrids of grain sorghum // Research

Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences.

2018. № 9 (4). P. 1547-1556.

10. Володин А.Б., Капустин С.И., Капустин А.С. Селекция гибридного сорго в Ставропольском крае // Таврический вестник аграрной науки. 2017. № 4 (12). С. 50-56.

11. Володин А.Б., Капустин С.И. Подбор и создание исходного материала сорго для селекции в условиях недостаточного увлажнения // Бюллетень Ставропольского научно-исследовательского института сельского хозяйства. 2016. № 8. С. 28-35.

12. Малиновский Б.Н. Гетерозис у сорго и его использование в селекции // Гетерозис в растениеводстве. Л.: Колос, 1968. С. 292-301.

13. Kapustin S.I., Volodin A.B., Kapustin A.S., Vlasova O.I., Donets I.A., Golub A.S. The use of sorghum-sudanense hybrids in the North Caucasus // Research journal of Pharmaceutical, biological and chemical sciences. 2019. № 10 (2). P. 646-653.

14. Капустин С.И., Володин А.Б., Капустин А.С. Морфобиоло-гические особенности и селекционная ценность стерильных линий сорго // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2018. № 4 (48). С. 29-33.

15. Шмаряев Г.Е., Ярчук Т.П., Якушевский Е.С. и др. Методические указания по изучению коллекционных образцов кукурузы, сорго и крупяных культур. Л.: ВИР, 1968. 51 с.

16. Кулинцев В.В. Возделывание сорго и однолетних кормовых культур на семена: монография / В.В. Кулинцев, С.И. Капустин, А.Б. Володин [и др.]. Ставрополь: Сервис-школа,

2019. 128 с.

17. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1985. 335 с.

Урожайность и структура урожая разнобиологических гибридов зернового и сахарного сорго селекции ООО «Евралис Семанс Рус»

Г.Ф. Ярцев, д.с.-х.н., В.В. Безуглов, к.с.-х.н., Р.К. Байкасе-нов, к.с.-х.н., К.А. Кальжанов, соискатель, Е.Ю. Фурман, соискатель, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ; А.П. Кравцов, агроном-консультант, ООО «Евралис Семан Рус»

Сорго является культурой универсального типа использования. Его выращивают на зерно, сенаж, силос и зелёный корм.

Современное состояние кормовой базы не обеспечивает полной реализации генетического потенциала продуктивности сельскохозяйственных животных и птиц. Стабилизировать кормовую базу можно за счёт расширения посевов культур с высоким содержанием углеводов и энергии на уровне 10—11 мДж/кг сухого вещества. В решении этой проблемы особая роль принадлежит сорговым культурам.

Сорго обладает высокой засухоустойчивостью, невысокой требовательностью к питательным веществам и почвам, может конкурировать и превосходить кукурузу по продуктивности. Оно хорошо переносит почвенную и воздушную засуху и может формировать урожаи без орошения у самых границ полупустыни. Сорго не случайно называют «верблюдом растительного мира» [1].

Высокое содержание тонина в кормовой и пищевой промышленности обладает отрицательными свойствами, т.к. снижает доступность и перева-риваемость белка. Поэтому выведение гибридов сорго без танина — одна и самых главных задач селекционеров.

Гибриды компании ООО «Евралис Семанс Рус» отвечают всем требованиям пищевой индустрии. Хотя содержание танина в гибридах компании указано меньше 0,14%, но фактическое его содержание равно нулю [2].

Зерновое сорго содержит 11—15% белка, 68—73% крахмала, 3,5—4,5% жира, каротин, витамины группы В, рибофлавин и дубильные вещества.

К преимуществам сахарного сорго относятся высокая урожайность листостебельной массы и зерна, возможность использования на сенаж, сено, силос, зелёную подкормку. По кормовым достоинствам зелёная масса сорго приближается к кукурузе. В 100 кг зелёной массы содержится 20—25 кормовых единиц [3—6].

Учитывая биологические особенности сорго и хозяйственно ценные признаки, считаем, что в условиях степной зоны Южного Урала эта культура заслуживает особого внимания для создания и укрепления кормовой базы животноводства.

В связи с этим возникает необходимость проведения исследований по изучению различных групп спелости и назначения сорго компании ООО «Евралис Семанс Рус» на южных чернозёмах Оренбургского Предуралья, определение их потенциальной продуктивности.

Цель и задачи исследования: определить наиболее продуктивные варианты зернового и сахарного сорго компании ООО «Евралис Семанс Рус» в условиях центральной зоны Оренбургской области.