CC BY
31
Использование метода электрофореза в семеноводстве ячменя сорта Одесский 100
Л.И. Якубышина, к.с.-х.н., А.А. Казак, к.с.-х.н., Ю.П.Логинов, д.с.-х.н., ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
Ячмень — скороспелая, урожайная зерновая культура. С развитием животноводства значимость ячменя возрастает [1]. Площадь посева его в Тюменской области составляет 143 тыс. га, средняя урожайность — 2,4—2,6 т/га. Максимальная урожайность лучших сортов интенсивного типа на сортоиспытательных участках достигает 7—8 т/га. В передовых хозяйствах она реализуется на 60—70%, а в рядовых — на 30—40%. Необходимо отметить, что рядовых хозяйств со средним уровнем культуры земледелия в области 60—70% от общего их количества, поэтому им нужны сорта экологопластичные полуинтенсивного типа [1—5]. Такие сорта отличаются часто от интенсивных наличием в генотипе двух и более биотипов. Они лучше переносят стрессовые факторы. Правда, полуинтенсивные сорта редко включаются в реестр селекционных достижений, хотя в хозяйствах со средним уровнем культуры земледелия отдача от многобиотипных сортов выше по сравнению с однобиотипными [6]. К многобиотипным относится много сортов ячменя, в том числе и Одесский 100.
В первое десятилетие после включения сорта в реестр селекционных достижений по Тюменской области он имел преимущество перед многими сортами, но в дальнейшем сорт стал снижать урожайность и проявлять другие отрицательные признаки. Семеноводство по сорту велось старым методом путём визуального отбора элитных растений, что привело к сильному сокращению одного биотипа. В результате сорт потерял хозяйственную ценность и снят с районирования.
Цель исследования — изучить хозяйственную ценность биотипов сорта Одесский 100 и установить их соотношение при производстве семян, которое обеспечивает максимальную и стабильную урожайность сорта на среднем фоне питания.
Материал и методы исследования. Исследование проведено в 2011—2015 гг. на опытном поле ГАУ Северного Зауралья. Почва — чернозём выщелоченный, тяжелосуглинистый по гранулометрическому составу, средне обеспечен элементами питания, реакция почвенного раствора — 6,7 [7]. Предшественники — однолетние травы и пшеница. По однолетним травам вносили минеральные удобрения в расчёте на планируемую урожайность 7 т/га, по предшественнику пшеница удобрения не вносили.
Посев проведён сеялкой ССФК-7 в оптимальный срок при температуре почвы +10—12°C, норма посева — 5,7 млн всхожих зёрен на гектар, размер делянки — 30 м2, учётная — 25 м2, повторность
четырехкратная, размещение делянок рендомези-рованное. За стандарт взят реестровый сорт Ача.
Наблюдения и учеты выполнены по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1985). Площадь листьев и продуктивность фотосинтеза определяли по методике А.А. Ничипоровича (1963). Количество биотипов изучали методом электрофореза по Bushuk, Zillman с модификациями Metakovsky, Novoselskaya [8, 9], экологическую пластичность — по методике S.F. Eberhart and W.F. Rassell.
Результаты исследования. Сорт Одесский 100 выведен в Украинском селекционно-генетическом институте методом гибридизации линии 774/74 (селекции УСГИ) с линией Хардмерслебенер 36462/64 (селекции ГДР) с последующим индивидуальным отбором родоначального растения из второго поколения. Разновидность нутанс. Среднеспелый, созревает за 64—73 сут., соломина средней высоты (80—90 см), устойчива к полеганию. Мучнистой росой и пыльной головней поражается средне. Недостатком сорта является наличие подгона и неравномерное созревание. Включен в реестр селекционных достижений по Тюменской области и Сибири в целом в 1988 г.
По результатам электрофореза сорт включает аллели локусов HzdA2+12, HzdB8, HzdF2 и состоит из двух биотипов (рис. 1). Оба биотипа в основном сходны по морфологическим признакам, но различаются по реакции к стрессовым факторам, выгодно дополняя друг друга.
Первый биотип засухоустойчивый, имеет хорошо развитую корневую систему, семена прорастают 6—7 зародышевыми корешками, хорошо формируется вторичная корневая система. У второго биотипа отмеченные показатели ниже. Листья у растений первого биотипа расположены относительно стебля под углом 45—60° и лучше поглощают солнечную энергию по fc. .< i сравнению со вторым биотипом, у которого листья отходят от стебля под углом 70—90°С, свисают и затеняют нижние яру- рис ^ сы листьев. Соломина средней высоты, как и
н
I
•HRU All
HRD С НИИ п
illKlJ ЕИ
lato с
J-l IHLll к
Электрофореграм-мы гордеинов сорта Одесский 100
у второго биотипа, но менее плотная и при урожайности 5 т/га полегает. Кроме того, растения первого биотипа сильнее поражаются мучнистой росой и пыльной головнёй. Второй биотип более влаголюбивый, имеет прочную, устойчивую к полеганию соломину, устойчив к болезням, дружно созревает при низкой температуре во влажные годы, устойчив к осыпанию зерна и обламыванию колоса. За счёт второго биотипа сорт устойчив к полеганию и меньше поражается болезнями. О проявлении основных показателей у биотипов сорта ячменя Одесский 100 можно судить по данным таблицы 1.
По данным таблицы видно, что вегетационный период второго биотипа на 4 сут. продолжительнее по сравнению с первым биотипом, за счёт этого удлиняется период созревания сорта Одесский 100. По высоте растений различий нет. Второй биотип имел хорошо развитую площадь листьев — 32,9 тыс. м2/га, что на 4,4 тыс. м2/га выше первого биотипа. Растения первого биотипа сильнее поразились пыльной головнёй и мучнистой росой.
В условиях Тюменской области важно получить высокую полевую всхожесть ячменя и сохранить растения к уборке (рис. 2). Отмеченные хозяйственные признаки тесно коррелируют с урожайностью (г= +0,76-0,81).
Максимальная полевая всхожесть в годы исследований отмечена у первого биотипа сорта Одесский 100 и составила 82%, но за летний период по причине поражения болезнями и повреждения
вредителями у этого биотипа был высокий процент гибели растений. Вместе с тем необходимо отметить, что растения первого биотипа сильнее кустятся по сравнению со вторым биотипом и к уборке формируют больше продуктивных стеблей на 1 га. У отмеченного биотипа продуктивная кустистость генетически обусловлена и устойчиво проявляется по годам.
Основным хозяйственным показателем изучаемых биотипов является урожайность (рис. 3).
На рисунке 3 видно, что на высоком фоне питания урожайность второго биотипа на 1,2 т/га выше первого биотипа и на 1,0 т/га выше стандартного сорта. На низком фоне питания преимущество остаётся за первым биотипом.
Стабильное получение урожайности — один из главных показателей сорта в условиях рынка (табл. 2).
Для вычисления коэффициента линейной регрессии Ы необходимо определить индексы условий среды Ц.
Совокупность индексов характеризует изменчивость условий, в которых выращивали биотипы ячменя. Индексы условий среды могут принимать положительные и отрицательные значения. Лучшие условия для роста и развития генотипов складываются при положительном значении индекса среды, худшие — при отрицательном [10].
Наиболее благоприятные условия для роста и развития изучаемых биотипов сложились
1. Показатели биотипов ячменя сорта Одесский 100, 2011—2015 гг.; предшественник — однолетние травы
Сорт, биотип Вегетационный период, сут. Высота растений, см Площадь листьев, тыс. м2/га Чистая продуктивность фотосинтеза, г • м2/сутки Поражение, %
пыльной головнёй бурой ржавчиной
Ача, стандарт 76±3 69±5 31,7±0,9 5,3±0,4 0,2 6,4
Одесский 100 - 1-й биотип 74±2 71±3 28,5±0,6 6,1±0,2 4,8 13,6
Одесский 100 - 2-й биотип 78±3 70±2 32,9±1,1 4,9±0,7 0,6 3,5
Полевая вс*о*е(1Ь » Сйхцаииостъ раеге чий к
Рис. 2 - Полевая всхожесть и сохранность растений к уборке (%), 2011-2015 гг.
-^-Высокий фон питаний —■—Нн^ннифйн гснгдннЯ
Рис. 3 - Урожайность биотипов ячменя сорта Одесский 100 на разных фонах питания (т/га), 2011-2015 гг.
2. Стабильность формирования урожайности ячменя биотипами сорта Одесский 100.
Средний фон питания
Сорт, биотип Урожайность, т/га Средняя, Пластич- Стабиль-
2011 г 2012 г. 2013 г 2014 г. 2015 г. (У1) ность, (Ы) ность, ^2(1)
Ача, стандарт Одесский 100 - 1-й биотип Одесский 100 - 2-й биотип Среднее 1) 1,9 0,4 1,6 1,30 -0,89 1,6 2,7 1,3 1,87 -0,33 2,5 3,1 1,9 2,50 0,30 2,8 2,9 2,2 2,63 0,44 2.7 2.8 2,5 2,67 0,47 2,30 2,38 1,90 2,19 0,75 1,63 0,62 0,10 0,40 0,12
3. Содержание белка в зерне биотипов сорта ячменя Одесский 100 на среднем фоне питания, 2011—2015 гг.
Сорт, биотип Белок, % Среднее, Пластич- Стабиль-
2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. (У1) ность, (Ы) ность, (821)
Ача, стандарт Одесский 100 - 1-й биотип Одесский 100 - 2-й биотип Среднее 1) 10,9 10,2 12,4 11,2 -0,42 13.7 14,5 13,1 13.8 2,18 11,2 10.3 12,8 11.4 -0,15 11,6 10,9 12,0 11,5 -0,09 9,5 9,1 11,6 10,1 -1,52 11,4 11,0 12,4 11,6 1,12 1,51 0,37 0,05 0,15 0,14
Рис. 4 - Линии регрессии урожайности ярового ячменя
в 2013, 2014 и 2015 гг. Индекс условий среды (Ц) был положительный: от 0,31 до 0,47; худшие условия отмечены в 2011 г.: Г} = -0,89 и 2012 г. Г = -0,33.
1 —+—С|Кдин и фи Н П И ТЛМИл
Нилшн фон питаний
о
Ача, стандарт Одесский Ода I с кий Одесский 100:{г$:75| 100:{5С:$0) 103:175:151
Рис. 5 - Урожайность ячменя сорта Одесский 100 (т/га) при различном соотношении биотипов (%), 2011-2015 гг.
Коэффициент линейной регрессии урожай -ности стандартного сорта и изучаемых биотипов Ы показывает их реакцию на изменение условий выращивания. Более отзывчивым на изменение условий выращивания оказался первый биотип, коэффициент регрессии (Ы) у него был выше единицы. У второго биотипа и стандартного сорта Ача индекс условий среды меньше единицы, т.е. они характеризуются слабой реакцией на улучшение условий выращивания.
Стандартный сорт Ача и 1-й биотип сорта Одесский 100 были лучшими в данном наборе (рис. 4). Они характеризуются отзывчивостью на улучшение условий выращивания, на что указывает крутая линия регрессии. В условиях жёсткого стресса 2-й биотип сорта Одесский 100 снижает урожайность, но и в этих условиях нижний порог его выше сортов ранних лет районирования.
В зависимости от соотношения биотипов и фона питания формируется урожайность ячменя сорта Одесский 100 (рис. 5).
Рис. 6 - Линии регрессии содержания белка в зерне биотипов сорта ячменя Одесской 100
Ячмень возделывается в основном на среднем и низком фонах питания. При этом на среднем фоне питания соотношение первого биотипа ко второму как 25:75% обеспечивает получение максимальной урожайности — 3,3 т/га. На низком фоне питания сорт даёт максимальную урожайность (1,9 т/га) при соотношении биотипов 50:50%.
Ведение первичного семеноводства сорта Одесский 100 методом визуального отбора элитных растений привело к снижению второго биотипа, и сорт начал быстро терять своё преимущество. В связи с отмеченным первичное семеноводство многобиотипных сортов необходимо вести с использованием более современного метода — электрофореза запасного белка гордеина.
Биотипы сорта Одесский 100 различались не только по полевой всхожести, сохранности растений к уборке, показателям фотосинтетической активности, урожайности, но и по содержанию белка в зерне (табл. 3).
В среднем за пять лет исследования содержание белка в зерне второго биотипа составило 12,4%, что на 1,4% выше первого биотипа и на 1% выше стандартного сорта Ача.
В 2012 г. сложились более благоприятные условия для накопления белка в зерне ярового ячменя, индекс условий среды (Ц) был положительным 2,18; в остальные года индекс условий среды был отрицательный (табл. 3).
Более отзывчивыми на изменение условий выращивания оказались стандартный сорт Ача и 1-й биотип, коэффициент регрессии (Ы) выше единицы. 2-й биотип характеризовался слабой реакцией на улучшение условий выращивания.
В данном наборе лучшими были стандартный сорт Ача и 1-й биотип сорта Одесский 100 (рис. 6). Они характеризуются отзывчивостью на улучшение условий выращивания, на что указывает крутая линия регрессии.
Выводы. Использование метода электрофореза запасного белка гордеина в зерне ячменя Одесский 100 показало, что сорт состоит из двух биотипов, выгодно дополняющих друг друга по хозяйственно ценным признакам и биологическим свойствам. Соотношение их 50:50% обеспечивает сорту получение высокой и стабильной урожайности на среднем фоне питания. Семеноводство много-биотипных сортов ячменя необходимо вести с использованием метода электрофореза, что позволит продлить их жизнь в производстве и получить максимальный экономический эффект.
Литература
1. Сидоров А.В., Нешумаева Н.А., Якубышина Л.И. Создание новых сортов ярового ячменя для использования на кормовые цели // Вестник Красноярского государственного университета. 2016. № 2 (113). С. 148-153.
2. Казак АА., Якубышина Л.И., Логинов Ю.П. Роль сорта в производстве фуражного зерна ячменя // Проблемы формирования ценностных ориентиров в воспитании сельской молодёжи: сб. матер. междунар. науч.-практич. конф. 2014. С. 256-257.
3. Логинов Ю.П., Казак А.А., Якубышина Л.И. Импортозаме-щение зерновых культур в Тюменской области // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2016. № 7 (141). С. 14-20.
4. Шахова ОА. Влияние агрохимикатов на микробиологическую активность чернозёма выщелоченного в северной лесостепи Тюменской области // Вестник Государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2016. № 2 (33). С. 102-109.
5. Якубышина Л.И., Выдрин В.В., Файзуллина Г.Н. Стабильность урожайности ярового ячменя в различных зонах Тюменской области // Вестник ГАУ Северного Зауралья. 2014. № 4 (27). С. 30-32.
6. Логинов Ю.П., Казак А.А., Якубышина Л.И. Многобиотип-ные сорта ячменя на полях Сибири // Агропродовольствен-ная политика России. 2015. № 9. С. 50-54.
7. Eremin D.I. Changes in the content and quality of humus in leached chernozems of the Trans-Ural forest-steppe zone under the impact of their agricultural use / D.I. Eremin // Eurasian Soil Science. 2016. Т. 49. № 5. С. 538-545.
8. Bushuk W. Wheat cultivar identification by gliadin electrophorograms / W. Bushuk, R. R. Zillman // J. Canad. G. Plant. Sci. 1978 2. V. 58.
9. Metakovsky, E.V. Gliadin allele identification in common wheat. 1.Methodological aspckts of the analysis of gliadin patterns by one-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis / E.V. Metakovsky, A.Yu. Novoselskaya // J. Genet and Breed. 1991. V. 45. 4. P. 317-324.
10. Якубышина Л.И. Экологическая стабильность коллекционных сортов ярового ячменя в условиях Тюменской области // Вестник ГАУ Северного Зауралья. 2016. № 3 (34). С. 93-98.
Фотосинтетическая деятельность и урожайность зернофуражных культур в условиях Северного Зауралья
Е.П. Евтушкова, к.с.-х.н., ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
В решении проблемы увеличения производства зерна, наряду с повышением культуры земледелия и совершенствованием агротехники возделывания, важная роль принадлежит изучению физиологических основ урожайности, в частности одного из основных её факторов — фотосинтетической деятельности листьев сельскохозяйственных культур. Основными показателями фотосинтетической деятельности являются площадь листовой поверхности и фотосинтетический потенциал. Процессу
фотосинтеза принадлежит ведущая роль в формировании урожайности [1].
Несмотря на важность вопроса, исследованием фотосинтетической деятельности посевов зернофуражных культур в условиях Западной Сибири занимались недостаточно. В связи с этим представляет определённый научный и практический интерес изучение фотосинтетической деятельности и урожайности на посевах зернофуражных культур в условиях Северного Зауралья.
Материал и методы исследования. Исследование проведено в 2013—2016 гг. на базе ГАУ Северного Зауралья в полевых и лабораторных условиях.
