изучение коллекции ярового ячменя для целей селекции на северо-западе России Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 633.16 DOI 10.24411/2078-1318-2019-12016

Ст. научный сотрудник Т.Н. РАДЮКЕВИЧ (ФГБНУ «Ленинградский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Белогорка», [email protected]) Вед. научный сотрудник Л.М. БОНДАРЕВА (ФГБНУ «Ленинградский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Белогорка», [email protected]) Науч. сотрудник Н.М. ЛАШИНА (ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений», [email protected])

ИЗУЧЕНИЕ КОЛЛЕКЦИИ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ СЕЛЕКЦИИ НА СЕВЕРО-ЗАПАДЕ РОССИИ

Ячмень среди культурных злаков является одной из основных сельскохозяйственных культур, обладающих ценными качествами. Это самая северная, самая скороспелая, самая высокогорная и одна из наиболее засухоустойчивых культур [1].

Перед селекционерами стоит важнейшая задача - создание скороспелых сортов ячменя для регионов с коротким периодом вегетации. Зерновые культуры в Северо-Западном регионе в основном выращивают на фуражные цели. Яровой ячмень является наиболее важной культурой для этой зоны. В Ленинградской области ячмень занимает 63% зернового клина, овес - 20%, пшеница озимая и яровая - 12%, тритикале озимая и яровая - 5% площади [2]. Урожайность ячменя в России в последние годы находится на недостаточном уровне. В связи с этим стабилизация производства зерна по годам вне зависимости от изменений погодных условий является одним из главных вопросов современного сельскохозяйственного производства [3].

Для создания новых сортов зерновых культур, обладающих высокой урожайностью, хорошим качеством зерна и комплексом других ценных признаков в разнообразных условиях среды, требуется хорошо изученный исходный материал.

Цель данного исследования - характеристика хозяйственно-ценных признаков для создания перспективного селекционного материала ярового ячменя на основе изучения коллекционных сортов Федерального исследовательского центра «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И.Вавилова (ВИР)».

Материалы, методы и объекты исследования. В течение 3-х лет проводилось комплексное изучение сортов и образцов ярового ячменя Hordeum Vulgare L. по хозяйственным признакам. Было изучено в 2016 г. - 84, 2017 г. - 73 и в 2018 г. - 84 образца ярового ячменя.

В состав изучаемых образцов входили районированные сорта как в Северо-Западном регионе, так и в других регионах России, сорта отечественной селекции, зарубежных стран.

Большую часть изучаемых сортов ячменя составили сорта из Западной Европы (Чехии, Германии, Франции, Англии), Беларуси, Украины, стран Балтии (Латвии, Литвы), Финляндии, Швеции, Дании. Кроме того, в коллекционном питомнике высевали сорта и перспективные линии селекции ФГБНУ «Ленинградский НИИСХ «Белогорка», такие как Ленинградский, Северянин, Балтика, Мураш, Белогорский, Карат, Л1505, Л1623. В качестве стандартных сортов были взяты районированный и широко возделываемый в Ленинградской области сорт ярового ячменя Суздалец селекции НИИ сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны и сорт селекции ФГБНУ «Ленинградский НИИСХ «Белогорка» Ленинградский. Изучение сортов ярового ячменя по морфологическим и хозяйственным признакам проведено согласно Международному классификатору СЭВ рода Hordeum [4], Методическим указаниям по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса [5].

Результаты исследований. Приоритетное направление селекционной работы Ленинградский НИИСХ «Белогорка» - создание сортов кормового ячменя ранних сроков созревания [6].

Сорта ячменя, изучаемые в коллекционном питомнике, в основном относились к группе среднеспелых. За 3 года было изучено 10 раннеспелых сортов, среди которых 7 сортов российской селекции, в том числе 5 - селекции Ленинградского НИИСХ «Белогорка» (Ленинградский, Северянин, Мураш, Белогорский, Линия 1505). Самым скороспелым среди изучаемых сортов был стандартный сорт Ленинградский (длина вегетационного периода в среднем за 3 года составила 76 дней), у стандартного сорта Суздалец - 84 дня (табл. 1).

Таблица 1. Источники скороспелости ярового ячменя

№ каталога ВИР Сортообразец Разновидность Происхождение Вегетационный период, дней

2016 2017 2018 средн ее + к st.

30314 Суздалец, st. nutans Россия, Московская область 82 94 76 84 -

30975 Ленинградский, st. pallidum Россия, Ленинградская область 71 88 69 76 -8

30974 Северянин nutans Россия, Ленинградская область 75 91 71 79 -5

30822 Мураш pallidum Россия, Ленинградская область 75 92 69 78 -6

Л1505 pallidum Россия, Ленинградская область 75 91 71 79 -5

2208 Белогорский pall + ric Россия, Ленинградская область 75 91 73 79 -5

30457 Unari nutans Финляндия 75 92 75 80 -4

30593 Тарский 3 pallidum Россия, Омская область 76 90 72 79 -5

31186 Respect nutans Чехия 76 94 70 80 -4

31203 Миар nutans Россия, Оренбургская область 74 93 72 79 -5

31287 Апрель nutans Россия, Финляндия 77 92 71 80 -4

В условиях повышенного увлажнения и длинного светового дня одним из лимитирующих факторов повышения урожайности является полегание, в результате которого теряется 10-15% урожая, ухудшается качество зерна и семян, затрудняется механическая уборка [7].

Устойчивость к полеганию у зерновых культур тесно связана с высотой и прочностью соломины. Короткостебельные растения, как правило, более устойчивы к полеганию. По итогам 3-летнего изучения коллекционных образцов выделено 14 низкорослых (длина соломины 61-70 см). Эти сорта более короткостебельны, чем скороспелый сорт Ленинградский, который во влажные годы склонен к полеганию (табл. 2).

Таблица 2. Источники короткостебельности ярового ячменя

№ каталога ВИР Сортообразец Разновидность Происхождение Высота стебля, см

2016 2017 2018 среднее

30314 Суздалец, st. nutans Россия, Московская область . 79,0 85,0 60,0 74,6

30975 Ленинградский, st. pallidum Россия, Ленинградская область 76,0 90,0 64,0 76,7

30922 Jdumeja nutans Латвия 70,0 85,0 55,0 70,0

30943 Amulet nutans Чехия 63,0 79,0 60,0 67,3

Л1007-99 pallidum Россия, Кировская область 67,0 80,0 45,0 64,0

31175 Беатрис nutans Германия 58,0 74,0 50,0 60,6

31241 Quench nutans Дания 70,0 75,0 54,0 66,3

31242 J.B.Flavour nutans Германия 69,0 71,0 51,0 63,6

31186 Respect nutans Чехия 67,0 76,0 64,0 69,0

31245 Posada nutans Германия 69,0 75,0 54,0 66,0

31206 Арбалет nutans Финляндия 68,0 78,0 61,0 69,0

31250 Pionier nutans Франция 65,0 75,0 59,0 66,3

31249 Eifel nutans Франция 63,0 76,0 68,0 69,0

31296 Olimpic nutans Франция 68,0 71,0 60,0 66,3

31289 Краснояружс-кий 6 pallidum Россия, Белгородская область 61,0 79,0 47,0 62,3

31251 Explorer nutans Франция 69,0 80,0 57,0 68,6

В 2016-м и 2017 гг. в период налива и созревания зерна погода была дождливой и ветреной. Избыточное увлажнение способствовало полеганию растений в делянках. Так, в 2016 г. устойчивыми к полеганию (оценка устойчивости 7-9 баллов) были 23 образца из 84 (27,3%), в 2017-м - 25 образцов из 73 (34,2%). В 2018 году холодная погода в 1 декаде июля в период колошения способствовала формированию низкорослых растений (длина соломины у большинства изучаемых образцов составила от 50 до 70 см) и щуплого колоса. Поэтому полегание в делянках отмечено всего на 7 сортах из 84, устойчивыми к полеганию были 91,7% образцов.

Длина колоса - генотипический признак, влияющий на продуктивность сорта, который не сильно изменяется по годам, но в неблагоприятные по климатическим условиям годы длина колоса уменьшается. Большинство изучаемых сортов относится к группе со средней длиной колоса (7,1-10 см). Лучшими по этому показателю были сорт Владимир и Изумруд - длина колоса 10 см. У стандартного сорта Суздалец длина колоса составила 8,3 см, у Ленинградского - 6,3 см (табл. 3).

Крупность зерна, выраженная через массу 1000 зерен, - признак, определяющий урожайность сорта. На данный признак оказывают значительное влияние погодные условия, нарушение влагообеспеченности и минерального питания в период формирования и налива зерна, воздушные засухи в период налива зерна также приводят к резкому снижению крупности зерна.

Таблица 3. Источники длинного колоса у ярового ячменя

№ каталога ВИР Сортообразец Разновидность Происхождение Длина колоса, см

2016 2017 2018 среднее

30314 Суздалец, st. nutans Россия, Московская область . 9,0 9,0 7,0 8,3

30975 Ленинградский, st. pallidum Россия, Ленинградская область 7,0 6,0 6,0 6,3

30974 Северянин nutans Россия, Ленинградская область 9,0 9,0 8,0 8,6

31196 Карат nutans Россия, Ленинградская область 10,0 11,0 7,0 9,3

30844 Хаджибей nutans Россия, Белгородская область 10,0 10,0 7,0 9,0

30589 Балтика nutans Россия, Ленинградская область 8,0 10,0 8,0 8,6

30981 Владимир nutans Россия, Московская область 10,0 11,0 9,0 10,0

31179 Radegast nutans Чехия 9,0 10,0 9,0 9,3

31186 Respect nutans Чехия 8,0 10,0 9,0 9,0

31133 Изумруд nutans Россия, Кировская обл. 11,0 10,0 9,0 10,0

31129 Саншайн nutans Германия 9,0 10,0 7,0 8,6

31287 Апрель nutans Россия, Финляндия 10,0 10,0 8,0 9,3

31290 Призер nutans Россия, Белгородская область 10,0 8,0 8,0 8,6

Погодные условия в 2016-2017 гг. (умеренно-теплая погода, достаточное количество осадков) способствовали формированию крупного зерна у растений ячменя. В 2018 году в июне запас продуктивной влаги был ниже оптимальных значений, в I декаде июля преобладала прохладная с частыми осадками погода. В первой половине вегетационного периода погодные условия для роста и развития растений были неблагоприятными. Масса 1000 зерен у большинства изучаемых сортов была очень низкая <34,1-36,0 г, низкая 36,1-40,0 г. Пластичные и выносливые к неблагоприятным погодным условиям сорта сформировали высокую 45,1-50,0 г и очень высокую >50,0 г массу 1000 зерен (табл. 4).

Согласно договору о научном сотрудничестве с лабораторией иммунитета растений и болезням ВИЗР, сотрудники этой лаборатории ежегодно проводят оценку сортообразцов ярового ячменя к листовым пятнистостям.

За период изучения коллекционных посевов ярового ячменя (2016-2018 гг.) не обнаружено сортов, иммунных к сетчатой и темно-бурой пятнистостям. Слабым поражением (до 15%) характеризовалось по годам от 2,3% до 83,4% образцов к возбудителю сетчатой пятнистости (Pyrenopora teres (Died.) Drechler) и от 9,5% до 47,9% к темно-бурой пятнистости (Bipolaris Sorokiniana (Sacc.) Shoemaker) (табл. 5).

Таблица 4. Источники крупного зерна у ярового ячменя

№ каталога ВИР Сортообразец Разновидность Происхождение Масса 1GGG зе] рен по годам, г

2G16 2G17 2G18 среднее

3G314 Суздалец, st. nutans Россия, Московская область . 41,5 54,2 4G,1 45,2

3G975 Ленинградский, st. pallidum Россия, Ленинградская область 35,6 44,1 37,2 38,9

3G974 Северянин nutans Россия, Ленинградская область 51,8 49,6 49,3 5G,2

3G591 Рахат nutans Россия, Московская область 5G,8 58,2 52,5 53,8

3G457 Unari nutans Финляндия 53,5 57,3 47,1 52,3

Л1623 nutans Россия, Ленинградская область 5G,4 54,1 45,2 49,9

3G922 Jdumeja nutans Латвия 55,3 62,5 47,5 5,1

3G943 Amulet nutans Чехия 53,8 62,3 49,7 55,2

3G981 Владимир nutans Россия, Московская область 57,G 54,6 48,4 53,3

31244 Анакин nutans Дания 52,8 5,4 52,6 53,6

31249 Eifel nutans Франция 5G,4 59,6 46,8 52,2

31121 Вадим nutans Россия 49,5 58,3 5G,5 52,7

31181 Pedant nutans Чехия 41,9 53,8 51,3 49,G

3G844 Хаджибей nutans Россия, Белгородская область 46,G 53,7 47,9 49,2

Таблица 5. Оценка сортообразцов ярового ячменя по устойчивости к листовым пятнистостям

Год изуче ния Количест -во оценен ных образцов, штук Степень пораженности болезнями

сетчатая пятнистость темно-бурая пятнистость

до 15% % от общего числа образцов 3G-5G% % от общего числа образцов до 15% % от общего числа образцов 3G-5G% % от общего числа образцов

2G16 84 7G 83,4 14 16,6 12 14,3 72 85,7

2G17 73 56 76,7 17 23,3 35 47,9 38 52,1

2G18 84 2 2,3 - - 8 9,5 46 54,7

В 2016 г. в Северо-Западном регионе РФ, в том числе и в Ленинградской области, наблюдали эпифитотию темно-бурой пятнистости. Поражение сортов-стандартов Ленинградский и Суздалец составило 30-50%. Высокой восприимчивостью (50-70%) к патогену характеризовались сорта Xanadou, Jenuva, Mauritia (Германия), Malz, Respect (Чехия). На этом фоне отмечен сорт Malva (Латвия), поражение которого в год эпифитотии составило 10-15%.

В 2017 и 2018 гг. также преобладало развитие темно-бурой пятнистости на изучаемых растениях.

В 2018 г. впервые в Ленинградской области на посевах ячменя на сортах J.B.Flavour, Posada Issota (Германия) обнаружен рамуляриоз, возбудитель - гриб Ramularia collo-cygni B.Sutton J.M.Waller [8].

Начиная с 1980 года это заболевание широко распространилось по многим европейским странам и сейчас считается одним из вредоноснейших заболеваний ячменя в Германии, Великобритании, Австрии, Греции, Польши, Швейцарии. По данным зарубежных исследователей потери урожая могут достигать 20-30%. Выводы.

В результате проведенных исследований выделены источники ценных хозяйственных признаков. Ежегодно в лаборатории проводится гибридизация с активным привлечением выделенных источников для создания нового перспективного селекционного материала. Объем гибридизации - 25-30 комбинаций скрещивания, завязываемость гибридных зерен составляет 45,1-84,7%.

Литература

1. Лоскутов И.Г., Кобылянский В.Д., Ковалева О.Н. // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. - 2007. - Т.164. - С.80-100.

2. Лапшук В.А., Васяев Г.В. Проблемы рынка зерна в Северо-Западном регионе России: материалы Международного конгресса «Агрорусь» / Международная агропромышленная выставка-ярмарка. - СПб, 2013. - С.157-160.

3. Баталова Г.А. Состояние и перспективы селекции и возделывания зернофуражных культур в России//Зерновое хозяйство России. - 2011. - № 3. - С.25-30.

4. Международный классификатор СЭВ (рода Hordeum L). - Л., 1983. - 53 с.

5. Лоскутов И.Г., Ковалева О.Н., Блинова Е.В. Методические указания по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса. - СПб: ВИР, 2012. - 63 с.

6. Иванова Н.В., Анисимова А.В., Радюкевич Т.Н., Ковалева О.Н. Источники хозяйственно-ценных признаков для создания сортов ярового ячменя в Северо-Западном регионе РФ // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. -2016. - Т.177. - С.94-101.

7. Ковалев В.М., Касаева К.А. Полегание посевов зерновых культур и практика применения ретардантов//Сельскохозяйственная биология. - 1990. - № 8. - С.72-81.

8. Афанасенко О.С., Мироненко Н.В., Беспалова Л.А., Аблова И.Б., Лашина Н.М. Рамуляриоз ячменя в Российской Федерации: диагностика и распространение // Микология и фитопатология. - 2019. - Т. 53. - Вып. 4 (в печати).

Literatura

1. Loskutov I.G., Kobylyanskij V.D., Kovaleva O.N. // Trudy po prikladnoj botanike, genetike i

selekcii. - 2007. - T.164. - S.80-100.

2. Lapshuk V.A., Vasyaev G.V. Problemy rynka zerna v Severo-Zapadnom regione Rossii: materialy Mezhdunarodnogo kongressa «Agrorus'» / Mezhdunarodnaya agropromyshlennaya vystavka-yarmarka. - SPb, 2013. - S.157-160.

3. Batalova G.A. Sostoyanie i perspektivy selekcii i vozdelyvaniya zernofurazhnyh kul'tur v

Rossii//Zernovoe hozyajstvo Rossii. - 2011. - № 3. - S.25-30.

4. Mezhdunarodnyj klassifikator SEV (roda Hordeum L.).- L., 1983. - 53 s.

5. Loskutov I.G., Kovaleva O.N., Blinova E.V. Metodicheskie ukazaniya po izucheniyu i

sohraneniyu mirovoj kollekcii yachmenya i ovsa. - SPb: VIR, 2012. - 63 s.

6. Ivanova N.V., Anisimova A.V., Radyukevich T.N., Kovaleva O.N. Istochniki hozyajstvenno-

cennyh priznakov dlya sozdaniya sortov yarovogo yachmenya v Severo-Zapadnom regione RF // Trudy po prikladnoj botanike, genetike i selekcii. -2016. - T.177. - S.94-101.

7. Kovalev V.M., Kasaeva K.A. Poleganie posevov zernovyh kul'tur i praktika primeneniya

retardantov//Sel'skohozyajstvennaya biologiya. - 1990. - № 8. - S.72-81.

8. Afanasenko O.S., М^опепко N.V., Bespalova L.A., Ablova I.B., Lashina N.M. Кати1уаг^ yachmenya V Rossijskoj Federacii: diagnostika i rasprostranenie // Mikologiya i fitopatologiya. -2019. - Т. 53. - УУР. 4 (V ре^й).

УДК 633.11: 632.4 DOI 10.24411/2078-1318-2019-12022

Канд. биол. наук Л.Е. КОЛЕСНИКОВ (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected]) Аспирант С.С. ЧЕКУРОВА (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected]) Канд. с.-х. наук Ю.Р. КОЛЕСНИКОВА (ФГБНУ ВИР, [email protected])

ВЫЯВЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СТРУКТУРУ УРОЖАЙНОСТИ ПШЕНИЦЫ И ЕЕ ИЗМЕНЧИВОСТЬ В УСЛОВИЯХ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Приоритетным направлением развития агропромышленного комплекса РФ является получение высоких и стабильных урожаев зерна. Изменчивость урожайности зерновых культур может быть обусловлена, в частности метеорологическими условиями вегетационных периодов, а также фитосанитарным состоянием посевов. Потери от листостеблевых инфекций могут достигать 25-30% от валовых сборов зерна [1]. В последние годы наметились тенденции разработки эффективных методов морфофизиологического и синоптико-статистического контроля урожайности зерновых культур [2,3]. Созданы информационные базы данных для принятия решений по рациональному выбору агротехнологий при программировании урожая зерновых культур [4] и управления фитосанитарной ситуацией агроценозов [5].

Цель исследования - выявление причинно-следственных связей между показателями продуктивности пшеницы, агроэкологическими условиями ее возделывания, интенсивностью развития возбудителей болезней, содержанием в листьях фотосинтетических пигментов.

Материалы, методы и объекты исследования. Место проведения работы - кафедра защиты и карантина растений ФГБОУ ВО СПбГАУ. Экспериментальные исследования выполнены в полевых условиях опытного поля пушкинских лабораторий ФГБНУ «ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова» (ВИР). Растительным материалом исследования послужил сорт яровой мягкой пшеницы Ленинградская 6, к-64900, который был предоставлен для исследования отделом генетических ресурсов пшениц ВИРа.

За период 2016-2018 гг. в фазы колошения-цветения исследовали комплекс показателей растений: продуктивную и общую кустистость (шт.), фазу растений (балл, по шкале Цадокса (Эукарпия), площадь флагового и предфлагового листа (см2), высоту растений (см), длину колоса (см), число колосков в колосе (шт.), массу колоса (г). Кроме того, определяли число и длину корней (главного зародышевого корня, зародышевых и колеоптильных корней), отходящих от эпикотиля. Осуществляли учет числа и длины узловых корней пшеницы. Рассчитывали показатели массы корней и вегетативной части растений.

В фазу созревания (Ф91, стадия полной спелости) изучали структуру урожайности пшеницы по показателям: число колосков в колосе, шт.; длина колоса, см; масса колоса с зерном; число зерен в колосе, шт.; масса зерен с колоса; масса 1000 зерен. Потенциальную (биологическую) урожайность единичного растения пшеницы рассчитывали в соответствии с