CC BY
33
7. Shpaar D. Vyrashchivanie, uborka, ispol'zovanie [Growing up, harvesting, usage]. Moscow, 2004. 320 p.
8. Simakov E.A., Sklyarova N.P., Yashina I.M. Metodicheskie ukazaniya po tekhnologii selekcionnogo processa kartofelya [Methodical indications on technology of potato breeding process]. Moscow, 2006. 71 p.
9. GOST 29267-91. Kartofel' semennoj. Ozdorovle-nnyj iskhodnyj material. Priemka i metody analiza. [Seed potato. Healthed initial material. Acceptance and methods of analysis]. Moscow: Standartinform, 2010. 88 p.
10. Zhivotkov L.A., Morozova Z.A., Sekutaeva L.I. Metodika vyyavleniya potencial'noj produktivnosti i adaptiv-nosti sortov i selekcionnykh form ozimoj pshenicy po pokazatelyu «urozhajnost' [Methods for evaluation of potential productivity and adaptivity in varieties and breeding forms of winter wheat on trait "productivity"]. Selekciya i semenovodstvo. 1994. no. 2. pp. 3-6.
11. Molyavko A.A., Marukhlenko A.V, Borisova N.P. Koefficient adaptivnosti sorta kartofelya opredelyaet ego pro-duktivnost' [Coefficient of adaptivity of potato variety determines its productivity]. Kartofel' i ovoshchi. 2012. no. 3. pp. 10-11.
УДК 633.491:631.523
Изучение коллекционных сортов картофеля по продуктивности и устойчивости к болезням
Синцова Нина Фёдоровна, кандидат с.-х. наук, ст. научный сотрудник,
Сергеева Зоя Фёдоровна, кандидат с.-х. наук, зав. лабораторией
ФГБНУ «Фалёнская селекционная станция», п.. Фалёнки, Кировская область, Россия
E-mail: [email protected]
Проведено изучение хозяйственно ценных признаков сортообразцов коллекционного питомника картофеля в условиях восточной части центральной зоны Кировской области. За период 2012...2016гг. выделена группа из 27 сортов с высокой продуктивностью, превысивших стандарт Удача на 103-130%. Установлено, что продуктивность сортов находится в тесной зависимости от количества осадков июля-августа (r = 0,91). Варьирование признака продуктивности по коллекционному питомнику составило в среднем 29,8%, по высокопродуктивным сортам - 42,7%. Наибольший коэффициент вариации (55,7-55,9%) отмечен у сортов Isna, Arnica (Германия), Ibus (Польша), Рагнеда (Беларусь). Стабильная высокая продуктивность на уровне 780-735 г/куст получена у сортов Дебрянск, 217-07, 21-07 (Россия), Зарево (Украина) 23,8-29,3%. Для выделенной группы сортов проведен кластерный анализ, позволивший объединить выборку в группы сходных кластеров. Наибольшее расстояние, показывающее генетическую отдаленность, выявлено у образцов Дебрянск, 217-07 (Россия). Эти сорта можно использовать в скрещиваниях со всеми остальными сортами выборки с большей вероятностью выщепления трансгрессивных форм. Дополнительно проведен кластерный анализ выделенных сортов по устойчивости к болезням: фитофторозу по листьям и клубням, альтернариозу, парше обыкновенной, вирусным болезням. Выделены сорта Зарево (Украина) и Жуковкий ранний (Россия), показавшие сильное расхождение с остальными сортами по реакции на фитопатогены. Благодаря разделению всей выборки сортов на два кластера по урожайности и три кластера по устойчивости к болезням подобраны оптимальные схемы скрещивания для создания новых высокопродуктивных сортов картофеля для Волго-Вятского региона.
Ключевые слова: картофель, сорт, коллекционный питомник, продуктивность, вариация, устойчивость к болезням, кластерный анализ
В Волго-Вятском регионе РФ основными лимитирующими урожай картофеля факторами являются: короткий вегетационный период, вирусные и грибные болезни. Актуальной остается задача создания высокопродуктивных сортов с высоким уровнем экологической стабильности, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессорам.
Создание новых сортов картофеля базируется на рабочей коллекции хорошо изученных источников и доноров хозяйственно ценных признаков [1, 2]. При создании современного сорта селекционеру необходимо скомбинировать до 50 различных признаков [3]. Принцип подбора родителей на основе их географической отдаленности в последнее время утрачивает свой первоначальный смысл из-за широкого обмена селекционным материалом и информацией. В таком случае имеет
смысл оценить дивергентность родительских форм из-за несходства аллельного состава по генам, определяющим различия хозяйственно ценных признаков [4].
Цель исследований - проанализировать коллекционные сорта картофеля по основным хозяйственно ценным признакам для подбора оптимальных схем скрещивания.
Материал и методы. Исследования проведены в 2012-2016 гг. на Фалёнской селекционной станции (ФСС). Почва селекционного севооборота дерново-подзо-листая, сред-несуглинистая (гумус - 2,7%, рН - 4,8-4,9; Р2О5 - 304-330, К2О - 207-217 мг/кг почвы). Предшествующие культуры - озимая рожь и яровая пшеница. Климат Кировской области умеренно-континентальный. Средняя сумма активных температур вегетационного периода составляет 1618°С, средняя сумма осадков 255 мм,
гидротермический коэффициент (ГТК) 1,58. Колебания ГТК за анализируемый период, по данным Фаленской метеостанции, составили от 0,16 до 1,67.
В коллекционном питомнике ежегодно поддерживается 500-600 сортообразцов картофеля. Исследовательскую работу проводили согласно методикам [5, 6]. За стандарты приняты районированные сорта: Удача, Невский, Чайка. Оценку устойчивости к болезням проводили по 9-балльной шкале Международного классификатора СЭВ [7], в соответствии с которой 9 баллов - очень высокая устойчивость, 1 балл - отсутствие устойчивости.
В процессе исследования был применен кластерный анализ с использованием пакета программ 8ТАТКТ1СА версия 6.1 [8]. Многомерный разведочный анализ позволил объединить выборку в группы сходных объектов (кластеров). В число учетных признаков вошли: продуктивность, ровность клубней, фи-тофтороз листьев, фитофтороз клубней, парша обыкновенная, альтернариоз, вирусные болезни. Мерой отдаленности потенциальных родителей выбрано евклидово расстояние.
Результаты и их обсуждение. Продуктивность сортов в среднем за пять лет составила 599 г/куст при коэффициенте вариации V = 29,83%. Варьирование продуктивности по годам обусловлено режимом выпадения осадков и устойчивостью сортов к листовым пятнистостям. Корреляционная связь между осадками в июле-августе и продуктивностью в 2012-2016 гг. составила г = 0,91, между поражением фитофторо-зом в 2012 г. и продуктивностью - г = - 0,78.
Степень обеспеченности растений картофеля влагой также влияла на проявление болезней. Избыточное увлажнение, особенно в августе 2012 и 2015 гг., способствовало развитию фитофтороза, который ограничивал урожай клубней за счет раннего уничтожения ботвы. Засушливые условия 2014 и 2016 гг. вызывали появление на листьях и стеблях пятен альтерна-риоза, что снижало фотосинтезирующую поверхность листьев. При недостатке влаги в почве в 2011 и 2013 гг. отмечали поражение клубней паршой обыкновенной. В 2013 и в 2016 годы проявилась воздушная и почвенная засухи (рис. 1), поэтому все сорта, показавшие высокую продуктивность в эти годы, могут быть источниками засухоустойчивости.
Уникальный уровень продуктивности картофеля для условий Кировской области был получен в 2015 году. Вегетационный период 2015 года по температурному режиму был прохладным (-0,8 С к среднему многолетнему
значению) и достаточно увлажненным. Суммы активных температур оказались достаточными для получения высоких урожаев среднепозд-них и поздних сортов. В этих условиях многие сортообразцы коллекционного питомника показали продуктивность более 1000 г/куст, что и вызвало значительную вариабельность признака у высокопродуктивных сортов картофеля (табл. 1).
Рис. 1. Продуктивность коллекционных сортообразцов картофеля в зависимости от выпадения осадков в июле-августе (2012-2016 гг.)
В группу высокопродуктивных сортов вошли 27 коллекционных образцов, у которых превышение над стандартом Удача было в пределах 103-130%. При этом разница между сортами проявлялась и в динамике продуктивности по годам (V = 42,7% при среднем значении по опыту V = 29,8%). Наибольший коэффициент вариации (V = 55,7-59,3%) отмечен у сортов Arnica, Ibus, Isna, Рагнеда из-за резкого увеличения продуктивности в 2015 году. Высокую стабильную продуктивность на уровне 780-735 г/куст показали сорта Деб-рянск, 217-07, Зарево, 21-07 (V = 23,8-29,3%).
Результаты использования кластерного анализа показали, что одинаковая норма реакции признака «урожайность» на изменение условий вегетации, как указывает А.В. Смиряев [4], присуща близкородственным сортам. В нашем случае это сорта Дубрава и Марта, Дина и 169-00, Concorde и Franzi (рис. 2). Ожидается, что гибридизация между сортами, вошедшими в разные кластеры, может дать большую вероятность трансгрессивных по урожайности сеянцев по сравнению со скрещиваниями внутри кластера. У сортов Дебрянск, 217-07 определено наибольшее расстояние, свидетельствующее о значительной генетической обособленности. Эти сорта можно использовать в качестве родительских форм в скрещиваниях со всеми остальными выделенными сортами при создании трансгрессивных форм.
Таблица l
Продуктивность коллекционных сортообразцов, г/куст
Сорт Происхождение 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. 2016 г. Среднее Коэффициент вариации (V), %
St Удача Россия 615 520 610 1000 560 6S0 42,6
St Невский Россия 600 440 650 1007 360 620 41,3
St Чайка Россия 540 512 540 99S 360 590 39,1
Dundrum Англия 960 570 S00 Ш5 615 S90 45,9
Ветеран Россия 920 565 730 1620 565 SS0 49,9
Arnica Германия 670 590 770 1525 755 S60 5S,2
Лилея Беларусь S00 560 620 1S15 456 S50 4S,S
Lukawa Чехия S10 440 S60 1510 640 S50 47,3
Valcora Болгария S90 540 S10 1345 640 S45 36,9
Чародей Россия 945 630 670 1400 555 S40 41,2
Ibus Польша 1050 550 600 1410 320 790 55,7
Swarna Индия S30 500 670 1465 495 790 50,6
Дебрянск Россия 9S0 4S0 6S0 925 S50 7S0 26,0
Жуковский ранний Россия 600 500 5S0 1445 750 775 49,7
217-07 Россия (ФСС) 750 550 1010 S34 705 770 22,0
Bellarosa Германия 640 690 S00 1220 503 770 35,4
Маделине Нидерланды 1110 545 700 946 475 760 35,5
Isna Германия 590 460 740 1544 475 760 59,3
Утенок Россия 670 520 S60 1305 467 760 44,3
Марта Польша S5 455 590 1215 610 740 40,2
Рагнеда Беларусь 4S0 530 690 1510 500 740 5S,9
Зарево Украина 570 600 730 1005 710 735 23,S
591-97 Россия (ФСС) 590 650 600 1220 590 730 37,7
Concorde Нидерланды 770 420 420 1590 3S2 720 35,2
Franzi Германия 740 540 720 1120 470 720 32,0
21-07 Россия (ФСС) 940 4S0 S00 S50 505 715 29,3
Дина Беларусь 450 435 700 1290 607 705 50,2
Karlena Германия 610 400 S10 1197 550 710 43,1
Дубрава Беларусь S40 450 540 Ш6 520 710 43,4
169-00 Россия (ФСС) 520 475 695 1335 505 705 51,3
Среднее по питомнику 631 454 564 S90 45S 599 29,S
При подборе родительских пар для гибридизации, кроме продуктивности, приходится учитывать другие хозяйственно ценные признаки. В результате кластерного анализа сортообразцов по устойчивости к болезням построена вторая дендрограмма сходства сортов (рис. 3). Генетически близкими оказались образцы: Дебрянск, Маделине и Марта, Isna и Franzi, Чародей и Рагнеда, отдаленными: Зарево и Жуковский ранний.
Дальнейшая кластеризация позволила разбить всю выборку сортов на группы. Сорта разделены на два кластера по продуктивности. По устойчивости к болезням оптимальным оказалось деление сортов на три кластера. Первый кластер объединяет сорта со средним
проявлением устойчивости к болезням, второй - с высокой устойчивостью к фитофторзу, аль-тернариозу, невысокой к парше обыкновенной и неровными клубнями, третий - с низкой устойчивостью к фитофторозу как по листьям, так и по клубням.
Исходя из предложенной схемы деления всей выборки сортов на кластеры можно подобрать оптимальные комбинации скрещивания (рис. 4). Например, для сортов Дебрянск и 217-07 подходит гибридизация с сортами второго кластера по продуктивности: Лилея, Swarna, Утенок, 591-97. Сорт Дебрянск можно дополнительно скрещивать с сортами третьего кластера по устойчивости к болезням, такими как Dundrum, Arnica, Ветеран и другие.
Dundrum Valcora Ветеран Чародей Swarna Lukawa Arnica Жуковск ранн Bellarosa Утенок Карлена Isna Рагнеда Дина 169-00 Марта Дубрава Concorde Fransi 591-97 Зарево Лилея Ibus Маделине 21-07 217-07 Дебрянск
50 100 150 200 250 300 350 400
Продуктивность, г/куст
Dundrum Ветеран Bellarosa Дебрянск Маделине Марта Утенок 21-07 Arnica Lukawa Ibus 217-07 Дина Swarna 591-97 Лилея Concorde Карлена Isna Fransi Дубрава Valcora 169-00 Чародей Рагнеда Зарево Жуковск ранн
1,5 2,0 2,5
3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 баллы
Кластеры 2*, 1**
Лилея
Swarna
Утенок
591-97
Кластеры 2*, 2**
Lukawa
Чародей
Ibus
Рагнеда
Кластеры 2*, 3**
Dundrum
Ветеран
Arnica
Valcora
Жуковский ранний
Bellarosa
Isna
Дина
Karlena
169-00
Рис. 2. Дендрограмма сходства сортов картофеля по продуктивности
Рис. 3. Дендрограмма сходства сортов картофеля по устойчивости к болезням
Рис. 4. Объединение сортов картофеля в сходные кластеры по хозяйственно ценным признакам для обоснования комбинаций скрещивания
Выводы. Выявлена тесная зависимость вариабельности продуктивности коллекционных сортов картофеля от суммы осадков июля-августа (г = 0,91). Выделены 27 высокопродуктивных сортов, превысивших стандарт Удача на 103-130%. Проведен кластерный анализ этих сортов по продуктивности и устойчивости к болезням. Подобраны оптимальные схемы для создания новых высокопродуктивных и болезнеустойчивых сортов картофеля: Лилея х Дебрянск, БиМгит х Дебрянск, Рагнеда х 217-07 и другие.
Список литературы
1. Киру С.Д., Костина Л.И., Косарева О.С., Жи-гадло Т.Э. и др. Генетическое разнообразие мировой коллекции картофеля ВИР и ее использование в селекции // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. №7. С. 31-34.
2. Шанина Е.П. Исходный материал для селекции картофеля на устойчивость к патогенам // Вопросы повышения эффективности сельскохозяйственного производства на Среднем Урале: Сб. науч. тр. Екатеринбург, 2003. Т. 60. С. 94-97.
3. Яшина И.М. Значение сорта в современных технологиях производства картофеля // Актуальные проблемы современной индустрии производства картофеля. Чебоксары: КУП ЧР «Агро-Инновации», 2010. С. 41-45.
4. Смиряев А.В., Кильчевский А.В. Генетика популяций и количественных признаков. М.: «КолосС», 2007. 272 с.
5. Методика исследования по культуре картофеля. М., 1967. 264 с.
6. Методика исследований по защите картофеля от болезней, вредителей, сорняков и иммунитету. М.: ВНИ-ИКХ, Россельхозакадемия, 1995. 106 с.
7. Международный классификатор СЭВ видов картофеля секции Tuberarium (Дип) Buk. Рода Solanum. Л., 1984. 41 с.
8. Краско И.А., Паклин Н.Б. Практикум по анализу данных на компьютере. Под ред. Г.В. Гореловой. М.: «КолосС», 2009. 278 с.
Study of collection potato varieties on productivity and disease resistance
Sintsova N.F., PhD in agriculture, senior researcher, Sergeeva Z.F., PhD in agriculture, head of laboratory Falenki breeding station, s. Falenki, Kirov region, Russia
Under conditions of east part of central zone of Kirov region study of economical valuable trait of potato collection nurcery accessions was conducted. For 2012...2016 group of 27 varieties was selected with high productivity exceeded standard Udacha by 103...130%. It was established that varietal productivity was in close relation with amount of precipitations in Yuly-August (r = 0.91). Variability of trait "productivity" within collection nurcery was an average 29.8%, within highly productive varieties - 42.7%. Highest coefficient of variation (55.7. 55.9%) had varieties Isna, Arnica (Germany), Ibus (Poland), Paraega (Belarus). Stable high productivity at a level of 780.735 g/bush was in varieties Debryansk, 217-07, 21-07 (Russia), Zarevo (Ukraine) 23.8.29.3%. For this group of varieties the cluster analysis was conducted that allowed to unity sample into groups of similar clusters. Highest distance shown genetic remoteness was in accessions Debryansk and 217-07 (Russia). These varieties could be used in crossings with all other varieties with high possibility of selection of transgressive forms. It was conducted additional cluster analysis on diseases resistance: to phytophtorosis - on leaves and tubers, to alterniosis, to scab, to viruses. Varieties Zarevo (Ukraine) and Zhukovsky ranny (Russia) were selected that shown strong divergence with other varieties by reaction on phytopathogenes. Because of devision of all sample into two clusters on productivity and three clusters on disease resistance optimal schemes of breeding were chosen for creation of new high-productive potato varieties for Volga-Vyatka region.
Key words: potato,variety, collection nurcery, productivity, variation, disease resistance, cluster analysis
References
1. Kiru S.D., Kostina L.I., Kosareva O.S., Zhigadlo T.E. i dr. Geneticheskoe raznoobrazie mirovoj kollekcii kartofelya VIR i ee ispol'zovanie v selekcii [Genetic diversity of world potato collection of VIR and its usage in breeding]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2015. V 29. no. 7. pp. 31-34.
2. Shanina E.P. Iskhodnyj material dlya selekcii kartofelya na ustojchivost' k patogenam [Initial material for potato breeding on resistance to pathogenes]. Voprosy povy-sheniya effektivnosti sel'skokhozyajs-tvennogo proizvodstva na Srednem Urale: Sb. nauch. tr. [Problems of increasing of effectiveness of agricultural industry at Middle Ural: collection of scientifical articles], Ekaterinburg, 2003. V. 60. pp. 94-97.
3. Yashina I.M. Znachenie sorta v sovremen-nykh tekhnologiyakh proizvodstva kartofelya [Importance of variety in modern technologies of potato production]. Aktual'nye problemy sovremennoj industrii proizvodstva kartofelya [Actual problems of modern industry of potato growing]. Cheboksary: KUP CHR «Agro-Innovacii», 2010. pp. 41-45.
4. Smiryaev A.V., Kil'chevskij A.V. Genetika popu-lyacij i kolichestvennykh priznakov [Genetics of populations and quantitative traits]. Moscow: «KolosS», 2007. 272 p.
5. Metodika issledovaniya po kul'ture kartofelya [Methods of investigation for potato culture]. Moscow, 1967. 264 p.
6. Metodika issledovanij po zashchite kartofelya ot boleznej, vreditelej, sornyakov i immunitetu [Methods of investigation on potato protection against diseases, pest, weed and immunity]. Moscow: VNIIKKH, Rossel'khoz-akademiya, 1995. 106 p.
7. Mezhdunarodnyj klassifikator SEV vidov kartofelya sekcii Tuberarium (Dip) Buk. Roda Solanum. [International classificatory SEV of potato species Tuberarium (Dip) Buk section of genus Solanum]. Leningrad, 1984. 41 p.
8. Krasko I.A., Paklin N.B. Praktikum po analizu dannykh na komp'yutere. Pod red. G.V. Gorelovoj. [Practical works on analysis of data with computer. Ed. G.V. Gorelova] Moscow: «KolosS», 2009. 278 p.
