CC BY
59
УДК 633.11-321; 631-527.5; 631-528.1
Количество и качество клейковины у сортов, гибридов и мутантов яровой пшеницы Абрамова И.Н., Абрамов А.Г., Большешапова Н.И.1
Современный сорт яровой пшеницы должен обладать высоким качеством зерна. Качество зерна - это комплексный признак, который обуславливается содержанием белка и клейковины, мукомольными и хлебопекарными свойствами. Наибольшее значение в формировании качества зерна имеет температура и влажность в период роста растений, особенно в период налива зерна. Высокая температура и недостаток влаги в это время способствует образованию в зерне большого количества белка высокого качества. Содержание клейковины в зерне пшеницы и ее качество - важнейшие показатели, характеризующие качество зерна. Так как клейковина пшеницы состоит на 80-90 % из белков то количество и качество белка тесно связано с количеством и качеством клейковины.
Распространенным микрометодом оценки качества зерна на ранних этапах селекции является определение показателя седиментации, характером его содержания и качеством белковых веществ в зерне пшеницы. Показатель седиментации в большей степени связан с количеством и качеством клейковины пшеницы и является надежной оценкой качества зерна [7].
Небольшое количество муки для анализа, быстрота его проведения позволяют оценивать большое количество селекционного материала на первых этапах селекции. Метод седиментации очень точно улавливает различия между сортами и номерами, а его показатель хорошо коррелирует с физическими свойствами теста и хлебопекарными качествами.
Для создания исходного материала по селекции яровой пшеницы с высоким качеством зерна была проведена оценка родительских форм и реципрокных гибридов Б2 на набухаемость муки в уксусной кислоте по методике А.Я. Пумпянского [8]. С целью увеличения числа положительных трансгрессивных форм родительские сорта и их гибриды Б0 обрабатывали химическим мутагеном этилметансульфонатом в дозе
0,01 % в течение 18 часов. После промывания в проточной водопроводной воде и кратковременного подсушивания, семена высевали в поле с поливом. Контролем служили сорта и гибриды, замоченные в дистиллированной воде.
1 ФГБОУ ВПО Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, г. Иркутск, Россия.
Посев семян сортов и гибридов проводили во II декаде мая, по пару из расчета 40 зерен на 1 погонный метр, с междурядьем 13 сантиметров. Повторность 4-кратная, расположение делянок рендомизиро-ванное.
Показатель наследования (Н) изучаемых признаков определяли по методике Ф. Петр и К. Фрей (цит. по З.В. Абрамовой, А.И. Харионов-ской) по формуле [2]:
Н= ^~РсР Рл-Рср’
где: Б - символ среднего значение признака у гибрида;
Рл - среднее значение признака лучшего родителя;
Рср - среднее значение признаков у обоих родителей.
Если показатель наследования Н колеблется от 0 до +1 - уклонение признака в сторону лучшего родительского сорта (ЧД, НД);
Н = соответствие признаков родителей и гибридного потомства (ПН);
Н колеблется от 0 до - 1 - уклонение признака в сторону худшего родительского сорта (ЧД, НД);
Н = +1 или Н = - 1 - имеет место полное доминирование лучшего (+) или худшего (-) признака (ПД). Если Н больше + 1 наблюдается гетерозис, если Н меньше -1 - депрессия.
Н.И. Вавилов указывал на целесообразность проведения отбора перспективных по качеству гибридов, наличие с первых поколений [3].
О.И. Майстренко сделан вывод, что качество клейковины последовательно снижается и лишь в Б5 эта величина стабилизируется [5]. Автор предлагает в Б2 оценивать различные гибридные комбинации для отбора по качеству и проводить повторные отборы в Б5 и Б6, когда будет завершено расщепление по данному признаку. На возможность отбора в ранних поколениях указывают и А.Г. Казарцева [4,6].
Работами авторов О.И. Майстренко, А.Г. Казарцева, установлено, что по качеству зерна преобладает промежуточное наследование [4, 5]. Кроме этого в некоторых гибридных комбинациях Б2 отмечен гетерозис или трансгрессивный характер наследования этого свойства. По данным Н.В. Храмцовой установлено доминирование в сторону высококачественного родителя [10].
Как указывалось выше, на качество зерна большое влияние оказывают температура воздуха и влажность почвы в период налива зерна. Поэтому мы приводим данные по седиментации у сортов и гибридов за 2 года выращенных: 1 - в благоприятных условиях для формирования качества зерна; 2 - неблагоприятных условиях.
Известно, что действие индуцированного мутагенеза на организм растений повышает наследственную изменчивость количества и качества клейковины. Выделенные мутантные растения по качеству клейковины показали высокую степень сохранения этого признака в потомстве [9,11].
Данные по качеству зерна у родителей и гибридов представлены в таблице 1 и 2.
В неблагоприятных условиях у исходных сортов показатель седиментации колебался от 31,0 (Новосибирская 67) до 41,0 мм (Скала), а в благоприятных от 28,5 (Новосибирская 67) до 44,0 мм (Саратовская 29). Наибольшее колебание этого признака по годам наблюдалось у сорта из Поволжья Саратовской 29.
Таблица 1.
Показатель седиментации у сортов и гибридов Б2 в неблагоприятных условиях
формирования зерна
Сорт, гибрид Контроль Обработанные мутагеном
Осадок, мл Г руппа качества Осадок, мл Г руппа качества
Новосибирская 67 31,0 IV 41,0 III
Новосибирская 67 х Скала 50,5 III 43,0 III
Скала х Новосибирская 67 41,0 III 39,0 IV
Скала 41,0 III 35,0 IV
Скала х Бурятская 34 34,0 IV 41,0 III
Бурятская 34 х Скала 37,5 IV 37,0 IV
Бурятская 34 39,0 IV 32,0 IV
Бурятская 34 х Молодежная 33,0 IV 42,5 III
Молодежная х Бурятская 34 34,0 IV 32,0 IV
Молодежная 37,5 IV 41,5 III
Молодежная х Скала 35,0 IV 52,0 II
Скала х Молодежная 36,5 IV 37,0 IV
Лютесценс 4 35,0 IV 47,0 III
Лютесценс 4 х Скала 46,5 III 33,0 IV
Скала х Лютесценс 4 33,0 IV 30,0 V
Ударница 34,0 IV 36,0 IV
Ударница х Новосибирская 67 37,5 IV 36,0 IV
Новосибирская 67 х Ударница 47,0 III 43,5 III
Молодежная х Саратовская 29 40,0 IV 48,5 III
Саратовская 29 х Молодежная 39,5 IV 42,0 III
Саратовская 29 32,0 IV 55,0 II
У местных сортов Скала и Ударница этот показатель практически мало изменяется в зависимости от условий в период формирования зерна. У гибридов Б2 показатель седиментации в значительной степени зависел от исходного сорта и условий вегетации растений. Так в благоприятных условиях более высокий показатель седиментации был у гибридов, где одним из родителей была Саратовская 29. По шкале Пумпянского они отнесены к II и III группе, характеризующейся выше средней силой муки. В менее благоприятных условиях наиболее высокий показатель седиментации наблюдался у гибридов с участием сортов Новосибирская 67 и Скала, особенно когда Новосибирская 67 была
взята в качестве материнской формы. Необходимо отметить, что многие гибриды по этому признаку превышали исходные родительские сорта, что увеличивает возможность отбора ценных по данному признаку форм. Применение мутагена на сортах повысило уровень седиментации у Новосибирской 67, Молодежной, Ударницы, в благоприятных и неблагоприятных условиях. У гибридов F2 обработанных мутагеном отмечено повышение седиментации в комбинациях: Скала х Молодежная, Молодежная х Скала, Молодежная х Саратовская 29, Саратовская 29 х Молодежная.
Таблица 2.
Показатель седиментации у сортов и гибридов F2 в благоприятных условиях
формирования зерна
Сорт, гибрид Контроль Обработанные мутагеном
Осадок, мл Г руппа качества Осадок, мл Г руппа качества
Новосибирская 67 28,5 V 39,0 IV
Новосибирская 67 х Скала 39,0 IV 38,0 IV
Скала х Новосибирская 67 38,0 IV 33,5 IV
Скала 40,5 IV 41,0 III
Скала х Бурятская 34 38,5 IV 36,5 IV
Бурятская 34 х Скала 37,5 IV 32,5 IV
Бурятская 34 34,0 IV 30,0 V
Бурятская 34 х Молодежная 41,5 III 39,0 IV
Молодежная х Бурятская 34 54,5 II 41,0 III
Молодежная 32,0 IV 37,5 IV
Молодежная х Скала 38,5 IV 41,0 III
Скала х Молодежная 35,5 IV 49,0 III
Лютесценс 4 39,5 IV 39,0 IV
Лютесценс 4 х Скала 31,5 IV 42,0 III
Скала х Лютесценс 4 46,5 III 37,5 IV
Ударница 33,0 IV 41,0 III
Ударница х Новосибирская 67 40,5 IV 35,5 IV
Новосибирская 67 х Ударница 37,5 IV 35,5 IV
Молодежная х Саратовская 29 51,5 II 47,5 III
Саратовская 29 х Молодежная 50,5 III 47,5 III
Саратовская 29 44,0 III 35,5 IV
Большой интерес в практической селекции предоставляет изучение наследования седиментации у гибридов яровой пшеницы (таблица 3). Как показывают полученные данные, у гибридов преобладал гетерозис (50,0 - 57,1 %).Следует отметить, что в неблагоприятных условиях формирования качества зерна наследование показателя седиментации состояло в основном из двух типов: гетерозиса (57,1 %) и депрессии (35,7). В благоприятных условиях величина депрессии резко снизилась и составила 7,1 % и в то же время проявилось уклонение в сторону
лучшего родителя (35,7 %). Генетическая система, контролирующая показатель седиментации, включает аддитивные или доминантные аллели генов и условия формирования качества зерна очень сильно влияют на генетические особенности гибридов.
Таблица 3.
Наследование показателя седиментации гибридами пшеницы, %
Тип наследования Контроль Обработанные мутагеном
Г етерозис 1* 2* среднее 1 2 среднее
57,1 50,0 53,5 57,1 64,3 60,7
Депрессия 35,7 7,1 21,4 28,6 7,1 17,8
Уклонение в сторону родителя: лучшего худшего 35,7 17,8 14,3 7,1
- 7,1 3,5 - 14,3 7,1
Доминирование родителя: лучшие худшего 7,1 3,5 7,1 3,5
- - - 7,1 - 3,5
1* - неблагоприятные условия формирования зерна.
2 - благоприятные условия.
Обработка гибридов мутагеном повысила гетерозис на 7,2 %, снизила депрессию на 3,6 %, но возросло уклонение в сторону худшего родителя и доминирование худшего родителя.
Выводы:
1. У гибридов F2 показатель седиментации в значительной мере зависел от исходного сорта и условий в период налива зерна. С более высоким качеством зерна формировались гибриды с участием сортов Новосибирская 67, Скала и Саратовская 29.
2. Применение мутагена вызывало наибольшее увеличение уровня седиментации у сортов Молодежная, Ударница, Новосибирская 67, у гибридов Скала х Молодежная, Молодежная х Скала.
3. Изучение характера наследования показателя седиментации выявило, что более 50 % гибридов имели величину этого признака выше, чем родительские формы, что указывает на проявление эффекта гетерозиса при наследовании силы муки. Обработка гибридов мутагеном увеличивала значение показателя седиментации, что свидетельствует о возможности повышения качества зерна у гибридов сочетанием комби-нативной и мутационной изменчивости.
Библиографический указатель:
1. Абрамова З.В. Наследование длины вегетационного периода и элементов структуры урожая ячменя при скрещивании сортов различного эколого-географического происхождения. М., 1971. 320 с.
2. Абрамова З.В. Физиолого-генетические основы повышения продуктивности зерновых культур / З.В. Абрамова, А.И. Харионовская. М., 1975. С. 162-171.
3. Вавилов Н.И. Избранные сочинения. Генетика и селекция. М.: Колос, 1996. 559 с.
4. Казарцева А.Г. Некоторые вопросы генетики признаков качества зерна озимой пшеницы // Вестник с.-х. науки, 1985. № 6. С. 88-93.
5. Майстренко О.И. Изменчивость содержания внутривидовых гибридов мягкой пшеницы под влиянием гамма - и рентгеновских лучей // Цитология и генетика, 1967. № 1. С. 34-40.
6. Майстренко О.И. Генетические основы селекции на качество зерна / Сборник. Повышение качества зерна пшеницы. М., 1972. С. 5359.
7. Пумпянский А.Я. Технологические свойства мягкой пшеницы. Л.: Колос, 1971. 320 с.
8. Пумпянский, А.Я. Методика и предварительные результаты изучения хлебопекарных свойств мировой коллекции пшениц // Научные труды Всесоюзного НИИ растениеводства, 1973. Вып. 30 С. 11-13.
9. Хвостова В.В. индуцированный мутагенез у пшеницы. Теория химического мутагенеза. М., 1971. С. 106-120.
10. Храмцова Н.В. Наследование качества зерна гибридами яровой пшеницы с озимой в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Селекция и семеноводство яровой пшеницы в Западной Сибири. Омск, 1984. С. 16-21.
11. Черный, И.В. Изменчивость содержания и качества клейковины у яровой пшеницы вызванная радиацией. Экспериментальный мутагенез у сельскохозяйственных растений и его использование в селекции. М., 1966. С. 47-52.
Об авторах:
- Абрамов Анатолий Георгиевич, доцент, кандидат сельскохозяйственных наук, кафедра Земледелия и растениеводства, ФГБОУ ВПО Иркутская государственная сельскохозяйственная академия. E-mail: tolya.abramov.50@mail.ru
- Абрамова Ирина Николаевна, кандидат биологических наук, кафедра Земледелия и растениеводства, ФГБОУ ВПО Иркутская госу-дарстенная сельскохозяйственная академия.
E-mail: irinanikabramova@mail.ru
- Большешапова Надежда Ивановна, аспирант кафедры Земледелия и растениеводства, ФГБОУ ВПО Иркутская государственная сельскохозяйственная академия.
E-mail: nade1982@mail.ru
