CC BY
32
К созданию адаптивных сортов озимой пшеницы в условиях Оренбургской области
Л.И. Краснова, д.с.-х.н, Оренбургский ГАУ
Оренбургская область традиционно является крупным производителем зерна яровой пшеницы. Вместе с тем дополнительным фактором, стабилизирующим валовое производство зерна, становится расширение посевных площадей под озимую пшеницу, поскольку по потенциалу урожайности она превосходит яровую пшеницу.
Расширение посевов озимой пшеницы в степной зоне Южного Урала ставит задачу создания сортов, сочетающих продуктивность с устойчивостью к комплексу неблагоприятных факторов произрастания. Создание таких сортов в повышении продуктивности пшеничного агроценоза трудно переоценить.
Рост и развитие растений в любом регионе происходит в тесном взаимодействии генотипа с факторами внешней среды. Норма реакции местного сорта как агроэкотипа проявляется через комплекс адаптивных морфофизиологических признаков и свойств.
Целью работы было создать сорта озимой пшеницы с высоким урожайным потенциалом и онтогенетическим гомеостазом на основе морфофизиологического совершенствования растений местного агроэкотипа.
Началу селекционной работы с озимой пшеницей предшествовало тщательное изучение биологии местного агроэкотипа, его морфофизиологических признаков и свойств (Краснова, 2003). Были установлены закономерности морфогенеза,
которыми должны обладать адаптивные к местным условиям сорта. Из общего комплекса морфофизиологических особенностей - это, прежде всего, быстрый переход к кущению, интенсивное и синхронное в ранне-осенний период побего- и корнеобразование, способность возобновления активного роста с начала вегетации весной.
Исследованиями установлено, что морфофизиологический тип растения в условиях местной зоны должен иметь полустоячий куст, средней ширины лист, вертикальную согласованность образования зерновок в нижней и верхней частях колоса. Обобщенным, легко регистрируемым морфофизиологическим признаком растений повышенной интенсивности является цилиндрическая форма колоса, именуемая нами «культурный» колос.
Изученные морфофизиологические особенности культуры и сортов разной интенсивности взяты нами за основу в практической селекции по вопросам целенаправленного подбора исходных форм, принципов оценки и отбора адаптивного селекционного материала.
В качестве родительских форм, кроме районированных и возделываемых в области сортов, использовались образцы из мировой коллекции ВИРа. Исходный материал коллекции включал 200 сортообразцов озимой пшеницы 14 экологических групп. Комплексная оценка дана по 30 параметрам растения и пшеничного агроценоза. Годы исследования по гидротермическим условиям были преимущественно типичными для
местной зоны, отдельные - экстремально засушливыми.
Анализ корреляционной зависимости массы зерна растения от ее слагаемых и от продолжительности межфазных периодов методом главных компонент позволил выяснить биологическую сущность процессов формирования продуктивности растений и пшеничного агроценоза.
По результатам анализа было установлено, что в качестве исходных форм целесообразно использовать сортообразцы раннеспелого типа, формирующие «культурный» колос, у которых отсутствует или слабо проявляется корреляционная зависимость продуктивности от продолжительности периода «колошение - восковая спелость», что в большей степени в местных условиях гарантирует ее стабильность.
Все физиологические процессы осуществляются в растениях на базе разнообразных признаков, которые, коррелируя друг с другом, определяют как направленность, так и регулирование различных процессов онтогенетической адаптации.
Сопоставляя результаты корреляционно-регрессионного анализа данных всего массива рабочей коллекции и образцов, дифференцированных по типу спелости, мы убедились в том, что зерновая продуктивность растения разных групп сортообразцов определялась главными компонентами, довольно близкими по интерпретации, т.е. фактически они отражали одни и те же процессы. Однотипность реакции растений разной видовой и сортовой принадлежности по отношению к стрессовым факторам, сходство изменения физиологических процессов и корреляций с некоторыми анатомическими признаками были отмечены в работе Б.В. Ригина и Н.А. Скурыги-ной (1986). Наши исследования, с очевидностью свидетельствуя о такой взаимосвязи, позволили выяснить ведущие процессы и уровни корреляций их с продуктивностью.
Согласно биологической интерпретации первых двух главных компонент урожайности озимой пшеницы, зерновая продуктивность растения местного агроэкотипа обусловлена прежде всего такими процессами, как регенерация растений во взаимосвязи с деструкцией после перезимовки, погодными условиями ранне-весенней вегетации (величина дисперсии в массе зерна растения составила 25,5% от общей) и реализация потенциала продуктивного кущения весной (дисперсия 12,1%). Исходными параметрами первой главной компоненты являлись интенсивность отрастания весной, оценка по подмерзанию, % перезимовки и внешний вид после перезимовки. У второй главной компоненты показатели (общая и продуктивная кустистость, продолжительность периода «всходы-колошение») определяют механизм адаптации растений к стрес-
совым факторам произрастания в местной зоне.
Основным методом создания сортов озимой пшеницы была сложная ступенчатая гибридизация, которая, как мы убедились в экспериментальных исследованиях, позволила быстрее, чем другие методы, совершенствовать селекционные сорта. С целью выяснения материнского эффекта на выраженность адаптивных признаков у гибридов проводили реципрокные скрещивания.
Задача простых скрещиваний заключалась в сохранении зимостойкости на уровне мирового стандарта (Альбидум 114); совмещении засухоустойчивости до колошения и в период налива зерна; повышении зерновой продуктивности колоса.
В задачу скрещиваний второго этапа входило повышение урожайного потенциала у будущего сорта на основе скрещивания лучших селекционных линий с сортами интенсивного типа.
Морфофизиологическая оценка гибридных популяций позволила установить, что особенности формирования вегетативных органов растений и колоса, продолжительность жизнедеятельности побегов и листьев тесно связаны с засухоустойчивостью. Степень развитости колосков и зерен в верхней и нижней частях колоса, длина подколосового междоузлия, структура продуктивного стеблестоя определяют устойчивость к экстремальным условиям произрастания.
Масса колоса на период цветения нами использована как показатель, прогнозирующий зерновую продуктивность колоса. Выявлено, что у интенсивных форм высокая потенциальная способность начального формирования общего числа колосков в колосе согласуется с ускоренным формированием продуктивных колосков и числом зерен в колосе. При отсутствии условий для реализации потенциальной озерненности колоса у них осуществлялась компенсация зерновой продуктивности колоса за счет интенсивности налива зерна.
По результатам селекционной проработки в общепринятой типовой схеме на основе систематических морфофизиологических оценок в динамике роста и развития озимой пшеницы, ретроспективного анализа и метода главных компонент отобраны перспективные селекционные линии, созданы сорта и селекционный исходный материал, отработанный по засухо- и зимоуро-жайности. Этому способствовали и отборы на естественных провокационных фонах.
Систематизация селекционного материала и выделение лучших форм проведены по разработанной нами градации и ранжировке степени выраженности хозяйственно-ценных признаков (табл. 1). Характеристика лучших гибридных комбинаций дана по комплексу признаков в % к
с наилучшей выраженностью каждого из них. В число лучших включены гибридные комбина-
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
1. Градация и ранжировка хозяйственно-биологических показателей у гибридов и гибридных комбинаций
Показатели Степень выраженности
Слабая (1) Средняя (2) Хорошая (3) Лучшая (4)
Визуальные оценки растений по периодам роста, балл 1-2 3 4 5
Тип спелости Позднеспе- Среднеспе- Среднеранне- Раннеспе-
лый (псп) лый (ссп) спелый (срсп) лый (рсп)
Продолжительность периода «выход в трубку-колошение», дней <18 >25 18-19 20-21 22-24
Продолжительность периода «коло-шение-восковая спелость», дней 25-29 30-34 35-39 40 и >
Масса зерна растений, г Низкая <1,5 Средняя 2-2,5 Выше средней 2,5-4,5 Высокая >4,5
Масса зерна колоса, г <0,8 0,8-0,95 1-1,1 1,2 и >
Число зерен в колосе, шт. <24 25-29 30-35 35
Масса 1000 зерен, г 24 и < 25-29 30-35 >35
Продуктивная кустистость в полную спелость 1 1-2 2-3 3
% перезимовки растений; % общей выживаемости 50 и < 51-75 76-85 86-100
Густота продуктивного стеблестоя, шт./м2 250 и < 300-350 350-400 >400
Урожайность, ц/га Зерновая продуктивность г/м2 15 и < 16-35 26-35 36 и >
Ручной посев <370 380-449 450-550 551-700
Тракторный посев <300 300-400 400-500 >500
Выполненность зерна с учетом стекловидности, балл 3 3,5 4 4,5-5
Стекловидность, % <40 40-49 50-60 61 и >
Содержание белка, % 8 9-11 12-13 14-16
Содержание клейковины, % <20 21-25 27-31 32-36
Седиментация (величина осадка), мм <30 31-50 51-60 61-70 и >
Окраска зерна с учетом стекловидности, % Желто-красная, 40 Светло-красная, 40-59 Красная, 60 Темно-красная, 75
Форма зерна Яйцевидная Яйцевидная- овальная Овальная Бочонковидная
Натурная масса зерна, г/л <740 740-749 750 >750
ции, по которым выделено наибольшее количество селекционных линий.
Как показали результаты полевых испытаний, созданным сортам и линиям - Оренбургская 14, Оренбургская 105, Маяк 267, Пионерская 32, Лютесценс 343 - свойственна адаптивность к
абиотическим факторам внешней среды, о чем свидетельствует оценка по зимостойкости, устойчивости к неблагоприятным факторам весеннелетней вегетации, а также показатели гомеостатичности (табл. 2).
Особенно в этом отношении выделился сорт
2. Оценка сортов по устойчивости к неблагоприятным факторам произрастания (1996-2003 гг., КСИ)
Сорт Сохранность растений, % Регенера- ционная способность* Устойчивость к вымоканию и выпреванию, балл Показатели гомеостатичности, индексы**
после перезимовки (пределы варьирования) за весеннелетний период
чувствительность к засухе** стабильность урожая***
Альбидум 114 34-98 87 вср 3,9 0,36 -
(стандарт)
Кинельская 25-94 87 ср 3,6 - 0,84
(стандарт)
Маяк 267 15-98 78 ср 3,9 0,32 0,71
Оренбургская 271 23-95 90 ср 4,2 0,29 0,79
Оренбургская 105 43-99 91 в 4,2 0,18 1,32
Оренбургская 14 32-96 88 вср 3,8 0,24 1,02
Пионерская 32 48-97 86 ср 4,5 0,27 0,92
Примечание: * вср - выше средней, ср - средняя, в - высокая; лучшую выраженность характеризуют ** убывающие, *** возрастающие цифровые значения
Оренбургская 105, проявивший устойчивость к комплексу неблагоприятных факторов при перезимовке (вымерзание, вымокание и ледяная корка).
Созданные сорта по хозяйственно-биологическим и технологическим показателям оказались конкурентоспособными в сравнении со стандартными сортами в годы с различными гидротермическими режимами произрастания. Потенциальная урожайность их, по результатам экологического и государственного сортоиспытания, составила свыше 6 т/га. По хлебопекарным качествам Оренбургская 105 признана в условиях Пензенской области как ценная пшеница.
Таким образом, для стабильного повышения продуктивности пшеничного агроценоза в условиях местного региона следует идти на расширение посевных площадей данных сортов. С целью увеличения реализации их урожайного потенциала применять технологию для сортов повышенной интенсивности. В первичном семеноводстве
отбор родоначальных растений проводить по комплексу сортовых признаков зерновой продуктивности и адаптивности. Для уменьшения затрат на первичное семеноводство без снижения его эффективности использовать на основе накопительного отбора 2...3-разовые контролируемые пересевы лучших семей питомника испытания потомств второго года.
Селекционные сорта Оренбургская 105, Маяк 267 и Пионерская 32 могут быть рекомендованы в адаптационной селекции озимой пшеницы в качестве идеатипов для последующего совершенствования местного агроэкотипа в отношении полевой устойчивости к наиболее вредоносным болезням и качества свойств зерна.
Литература
1. Краснова Л.И. Биология, селекция, семеноводство озимой пшеницы на Южном Урале. - Оренбург, 2003. - 379 с.
2. Ригин Б.В., Скурыгина Н.А. Физиологические признаки // Генетика культурных растений. - М., 1986. - С. 105.
