CC BY
29
РАСТЕНИЕВОДСТВО
УДК 633.18:632.488.42:575
Количество зерен в метелке риса как критерий отбора на урожайность
Костылев Павел Иванович1, доктор с.-х. наук, профессор, зав. лабораторией, Попов Сергей Сергеевич2, аспирант
1 ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур им. И. Г. Калиненко», г. Зерноград, Ростовская область, Россия
2 Азово-Черноморский инженерный институт-филиал ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет>, г. Зерноград, Ростовская область, Россия
E-mail: [email protected]
Урожайность риса зависит от числа метелок на единице площади, зерен в метелке и массы зерновки, которые контролируются локусами количественных признаков. Поэтому отбор растений с хорошо озерненными метелками может способствовать выведению более урожайных сортов. Цель исследования - изучение влияния отбора по количеству зерен с метелки F2 на урожайность поколений F3 и F4 Материалом исследований послужили гибриды F2-F4 от скрещивания сорта Кубояр с образцом Ил.14. Эксперимент проводили в 2012-2014 гг. в ФГУП «Пролетарское» Ростовской области. Отбор отдельных растений сделан в F2 популяции по числу зерен с одной метелки. Для выращивания в поколении F3 в каждой из трех групп было отобрано по 14 рекомбинантных растений со слабоозерненными (М - 27-36 зерен), среднеозерненными (С - 90-110 зерен) и хорошо озерненными (К - 178-239 зерен) метелками. Урожайность зерна семей F3, полученных из отобранных в популяции F2 растений на основе различий по числу зерен с метелки, существенно различалась: в группе К в среднем 596 г/м2, в группе С - 468 г/м2, в группе М - 328 г/м2, т.е. на 138-140 г/м2. Урожайность зерна F3 в средней степени коррелировала с числом зерен в метелке в F2. Корреляция между значениями урожайности у поколений F3 и F4 также была средней положительной и составила 0,43±0,12, а регрессия y = 2,87 + 0,68x Это означает, что при увеличении урожайности зерна в F3 на 1 т/га в F4 она повышается в среднем на 0,68 т/га. Следовательно, отбор на урожайность зерна из ранних поколений по количеству зерен в метелке риса может быть целесообразным.
Ключевые слова: рис, метелка, зерно, гибрид, отбор, урожайность
Рис - одна из важнейших продовольственных культур, лишь немногим уступающая производству зерна пшеницы. В России основным регионом по площадям сеяния риса является Северо-Кавказский, в связи с чем здесь проводятся исследования по селекции данной культуры.
Известно, что урожайность риса, как и других зерновых культур, зависит от многих генетических и средовых факторов, в т.ч. может быть обусловлена такими показателями, как количество метелок на единице площади, массы зерновки и др. В зарубежной литературе встречаются сообщения о том, что одним из значимых показателей для отбора растений с целью повышения их урожайности является количество зерен в метелке риса [1, 2, 3]. В нашей стране исследования по изучению влияния отбора растений по количеству зерен с метелки с целью селекции риса на урожайность не проводились. Поэтому они являются актуальными и могут внести существенный вклад в развитие методологии селекционного процесса.
Цель исследований - изучить влияние отбора по количеству зерен с метелки риса F2 на урожайность поколений F3 и F4.
Материал и методы. Материалом служили гибриды F2-F4 от скрещивания высокопродуктивного среднеспелого сорта Кубояр с образцом Ил.14, который является донором трех генов устойчивости к пирикуляриозу (И 1, Pi 2, Pi 33). Эксперимент проводили в течение 2012-2014 гг. в ФГУП «Пролетарское» Ростовской области. Культивирование растений осуществляли согласно руководству по технологии выращивания риса [4]. Отбор отдельных растений сделан в F2 популяции по числу зерен с одной метелки.
Для выращивания в поколении F3 в каждой из трех групп было отобрано по 14 рекомбинантных растений со слабоозернен-ными (М - 27-36 зерен), среднеозерненными (С - 90-110 зерен) и хорошо озерненными (К - 178-239 зерен) метелками.
В 2013 году 42 семьи (14х3) поколения F3 были выращены на отдельных 1-рядковых делянках площадью 0,6 м2 с нормой высева 100 семян на делянке. Расчет корреляции и регрессии «родители-потомки» между поколениями F2 и F3 осуществляли по средним значениям числа зерен в метелке с использованием программы Statistica 6. Семена с лучших по
урожайности зерна делянок отобраны для посева поколения F4.
Поколение F4 высевали в 2014 году сеялкой ССФК-7 на 6-рядковых делянках площадью 20 м2 с нормой высева 500 семян на 1 м2. Были оценены величины признаков и урожайность зерна, изучены корреляции и регрессии «родители-потомки» между поколениями F3 и F4.
Результаты и их обсуждение. Урожайность зерна семей Б3, полученных из отобранных в популяции Б2 растений на основе фено-типических различий по числу зерен с метелки, существенно различалась (рис. 1). Количество зерен в хорошо озерненных метелках (К) составило в среднем 207 штук, в среднеозер-ненных (С) - 96, в слабоозерненных (М) - 34. Урожайность зерна Б3 в группе К составляла от 344 до 844 г/м2 (в среднем 596 г/м2), в группе С - от 205 до 693 г/м2 (в среднем 468 г/м2), в группе М - от 156 до 516 г/м2 (в среднем 328 г/м ). Различия по продуктивности между группами составили 138-140 г/м2.
Ка.14 к Иубояр
* ?
• щ
[с] '"¿".М"'
м м я т
Квмчапм щмя • «тт. 2012 г
Рис. 1. Урожайность зерна семей в зависимости от величины отобранных метелок (К - хорошо озер-ненные, С - среднеозерненные, М - слабоозерненные)
Корреляции и регрессии «родители-потомки» между двумя поколениями показывают малую восприимчивость к воздействию окружающей среды и являются очень полезными для отбора в расщепляющейся популяции для создания новых, совершенных генотипов. Установлена прямая связь между числом зерен в метелках индивидуальных отборов Б2 и средней урожайностью соответствующих Б3 семей. Это подтверждается величинами корреляции и регрессии 42 гибридных семей и 3 делянок Кубояр (г = 0,40±0,08; у = 1,53х + 303,83). При увеличении массы зерна с метелки на 1 г урожайность зерна с 1 м2 повышается в среднем на 67,4 г. Таким образом, отбор, основанный на фенотипиче-
ских оценках размеров метелок во втором поколении, является эффективным.
Величины продуктивности семей в трех группах частично перекрывались. Встречались семьи, выращенные из слабоозерненных метелок, которые были более продуктивными, чем из хорошо озерненных и наоборот (рис. 1 ). Также и в средней группе (С) встречались семьи, более продуктивные, чем некоторые из группы К и менее продуктивные, чем из группы М. Из 14 семей группы М только одна делянка (№1921) была выделена по относительно высокой урожайности как перспективная для посева следующего поколения. Из группы С выделены 3 лучших семьи с урожайностью 608-693 г/м2, в группе К отобраны 7 продуктивных семей, которые высеяны в 2014 году на F4 (табл.).
Из 42 семей 31 была отклонена на основании пониженной фертильности, позднеспелости, полегания, а остальные 11 отобраны в основном по урожайности. Многие семьи Б4 показали хорошие результаты по урожайности (рис. 2). Таким образом, поколение Б4 унаследовало и сохранило родительские величины признака продуктивности. Корреляция урожайности между поколениями Б3 и Б4 была средней, положительной и составила 0,43±0,12, а регрессия у = 2,87 + 0,68х. Это означает, что при увеличении урожайности зерна в Б3 на 1 т/га в Б4 она повышается в среднем на 0,68 т/га. Подобные корреляции отмечены и на озимой пшенице [5].
Ш М1К(Вм У" ЮТ'МЗМ'к
О1---------------
и и и (I и Т| и « и
урожайность, т/га, 2013г
Рис. 2. Взаимосвязь урожайности зерна семей 2013 и 2014 гг.: о - группа М, □ - группа С, остальные
- группа К
Самыми урожайными были 3 семьи Б4, которые сформировали более 8,5 т/га зерна риса, тогда как лучший родительский сорт Кубояр
- 7,86 т/га. При этом одна из них (1937) была из группы С и показала максимальную урожай-
ность 9,23 т/га. Из группы К линия 1947 сформировала 9,02 т/га, линия 1953 - 8,56 т/га. Самая урожайная в 2013 году линия 1952 несколько уступала им в 2014 году - 8,00 т/га (табл.,
Таблица
Урожайность зерна выделившихся семей риса Fз-F4
рис. 2). Это указывает на эффективность отбора по числу зерен с метелки. Полученные результаты также согласуются с продуктивностью отборов F2 и потомства F3 [6].
№ образца Озерненность метелок Р2 Число зерен в метелке F2, шт. Урожайность зерна, г/м2, F3, 2013 г. Урожайность зерна, т/га, F4, 2014 г.
Кубояр Стандарт 160 672 7,86
1921 Слабая 34 516 5,13
1927 Средняя 90 608 7,02
1932 Средняя 102 693 5,61
1937 Средняя 103 693 9,23
1940 Хорошая 181 642 7,81
1944 Хорошая 238 621 6,19
1947 Хорошая 208 619 9,02
1949 Хорошая 219 710 7,00
1950 Хорошая 209 626 7,73
1952 Хорошая 179 844 8,00
1953 Хорошая 239 744 8,56
НСР 05 - 41 0,64
Выводы. 1. Урожайность зерна F3 существенно коррелировала с числом зерен в метелке в F2 (r = 0,40±0,08), что указывает на целесообразность отбора на урожайность зерна на основе признака «число зерен в метелке» у гибридов ранних поколений. 2. Положительная корреляция урожайности между F3 и F4 поколениями (r = 0,43±0,12) свидетельствует об эффективности отбора по числу зерен в метелке у F3 или последующих поколений.
Список литературы
1. Huang X., Qian Q., Liu Zh., Sun H., He Sh., Luo D., Guangmin Xia G., Chu Ch., Jiayang Li J., Fu X. Natural variation at the DEP1 locus enhances grain yield in nce. Nature Genetics, 2009. V. 41. № 4. P. 493-497.
2. Zhang Y., Luo L., Liu T., Xu C., Xing Y. Four rice QTL controlling number of spikelets per panicle ex-
pressed the characteristics of single Mendelian gene in near isogenic backgrounds. Theor. Appl. Genet., 2009. 118. P. 1035-1044.
3. Johnson H.W, Robinson H.F., Comstock R.E. Gen-otypic and phenotypic correlations in soyabean and their implication in selection // Agronomy J., 1955. 47. P. 477-483.
4. Костылев П.И., Степовой В.И., Бредихин
B.В., Сластухин Р.Ю. Руководство по технологии выращивания риса. Ростов н/Д. : ЗАО «Книга», 2008. 48 с.
5. Марченко Д.М., Костылев П.И., Гричанико-ва Т.А. Корреляционный анализ в селекции озимой пшеницы // Зерновое хозяйство России. 2013. №3(27).
C. 28-32.
6. Костылев П.И., Попов С.С. Реакция на отбор по массе зерна с метелки в ранних поколениях гибридов риса на урожайность следующих // Инновации в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур: материалы междун. научн.-практ. конфер. Пос. Персиа-новский: ДГАУ, 2015. С. 167-172.
The number of grains in a rice panicle as a selection criterion on productivity
Kostylev P.I.1, DSc in agriculture, professor, head of the laboratory, Popov S.S.2, post-graduate student 1All-Russian Research Institute of Grain Crops after I.G. Kalinenko, Zernograd, Rostov region, Russia 2 Azov-Black Sea Engineering Institute-branch of Don State Agrarian University, Zernograd, Rostov region, Russia
Rice yield depends on the number of panicles per area unit, number of grain in a panicle and kernel weight, which are controlled by a quantitative trait locus. Therefore, the selection of plants with more grains in panicle can help to develop more productive varieties. The purpose of the research is the study of the effect of selection on the number of grains in panicle F2 on the productivity of generations F3, and F4. F2-F4 hybrids of crossing between varieties Kuboyar and sample Il. 14 served as a studied material. The experiment was carried out in 2012-2014 in FSUE "Proletarskoe" in Rostov region. Selection of single plants was conducted in F2 populations by number of grain per panicle. From each of three groups 14 recombined plants were selected having low number (M, 27-36 grains), medium number (C, 90-110 grans), and high number (K, 178-239 grains) of grain per panicle for producing F3 generation. Grain yield of F3 families, obtained from selected plants in F2 population based on differences in the number of grains of panicle varied considerably: in the group K on average, 596 g/m2, in group C - 468 g/m , the group M - 328 g/m , i.e. at 138-140 g/m2. Grain yield in F3 has moderate correlation with the number of grains per panicle in F2. Correlation of between yields of generations F3 and F4 was also moderate positive and amounted to 0.43 ± 0.12, and the regression is y = 2.87 + 0.68x. This means that at increase in grain yield F3 by 1 t/ha yield in F4 rises an average by 0.68 t/ha. Therefore, the selection of grain number per panicle in the early generations may be appropriate.
Key words: rice, panicle, grain, hybrid, selection, yield
References
1. Huang X., Qian Q., Liu Zh., Sun H., He Sh., Luo D., Guangmin Xia G., Chu Ch., Jiayang Li J., Fu X. Natural variation at the DEP1 locus enhances grain yield in rice. Nature Genetics, 2009. V. 41. № 4. pp. 493-497.
2. Zhang Y., Luo L., Liu T., Xu C., Xing Y. Four rice QTL controlling number of spikelets per panicle expressed the characteristics of single Mendelian gene in near isogenic backgrounds. Theor. Appl. Genet., 2009. 118. pp.1035-1044.
3. Johnson H.W., Robinson H.F., Comstock R.E. Genotypic and phenotypic correlations in soyabean and their implication in selection // Agronomy J., 1955. 47. pp. 477-483.
4. Kostylev P.I., Stepovoj V.I., Bredikhin V.V., Slastukhin R.Yu. Instruction on technology of rice growing. Rostov-on -Don: «Kniga», 2008. 48 p.
5. Marchenko D.M., Kostylev P.I., Grichanikova T.A. Correlation analysis in winter wheat breeding. Zernovoe khozyaystvo Rossii, 2013. no. 3(27). pp. 28-32.
6. Kostylev P. I., Popov S.S. Reaktsiya na otbor po masse zerna s metelki v rannikh pokoleniyakh gibridov risa na urozhaynost' sleduyushchikhro. [Response to selection on grain weight per panicle in earlier generations of rice hybrid with yield of following generations]. Sb.: Innovatsii v tekhnologiyakh vozdelyvaniya sel'skokho-zyayst-vennykh kul'tur. [Innovations in technologies of cultivation of agricultural crops]. Persianovsky, DonSAU, 2015. pp. 167-172.
УДК 582.683.2-148(1-924.82)
Посевные качества и урожайность семян свербиги восточной
при выращивании в подзоне средней тайги Республики Коми
Михович Жанна Эдуардовна, кандидат биол. наук, научный сотрудник, Рубан Галина Алексеевна, научный сотрудник,
Зайнуллина Клавдия Степановна, кандидат биол. наук, зав. отделом ФГБУН Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар, Россия
E-mail: [email protected]
Свербига восточная (Bunias orietalis L.) - многолетнее травянистое растение. В последние десятилетия заметно возрос интерес отечественных ученых к культивированию данного вида в качестве кормового растения. В научной литературе приводится значительный объем данных о перспективности его использования, отмечаются долголетие, высокая продуктивность (40 и более т/га надземной массы, облиственность - 45%) и хорошее качество надземной массы (содержание сырого протеина составляет 26, золы -10, клетчатки - 31%). Выращивание свербиги восточной в условиях коллекционного питомника Ботанического сада Института биологии Коми НЦ УрО РАН также указывает на положительные предпосылки введения в культуру данного вида. Для использования малораспространенного растения в культуре в новых условиях необходимо изучить возможности его семенной репродукции, т.е. возобновляемости посевов. В статье представлены результаты исследований посевных качеств и урожайности семян свербиги восточной, проведенные в период 2008-2010 гг. в условиях среднетаежной подзоны Республики Коми. Показано, что особи свербиги восточной ежегодно формируют фертильные семена. Лабораторная всхожесть семян низкая - 1-3 %, полевая в зависимости от сроков посева семян варьирует от 38 до 53%. Оптимальным сроком высева семян в грунт является осенний (вторая-третья декады сентября). Для создания устойчивых долголетних семенников следует использовать разреженные посевы (60х60, 60х45 см). Максимальная урожайность стручочков получена у растений третьего года жизни, произрастающих на площади 60х30 см (212,7 г/м2), в среднем у многолетних растений она составляет 120-130 г/м2. Потенциальная и реальная семенная продуктивность высокие, доля плодообразования достигает 42-71% в зависимости от возраста растений и метеоусловий сезона. Таким образом, для выращивания многолетнего вида свербиги восточной в условиях среднетаежной подзоны Республики Коми имеются устойчивые гарантии получения посевного материала и создания резерва семян со сроком хранения до трех лет.
Ключевые слова: свербига восточная, интродукция, посевные качества, урожайность семян
Свербига восточная (Bunias orientalis L.) - многолетнее травянистое растение семейства крестоцветные (Brassicaceae). Во флоре Республики Коми встречается как заносное растение [1]. В научной литературе [2, 3] приводится значительный объем данных о перспективности использования данного вида в качестве кормового растения. Поэтому актуальным является выявление возможности культивирования свербиги восточной в подзоне средней тайги Республики Коми. Для решения вопроса о перспективности выращивания вида в культуре необходимо изучение его семенной репродукции. Урожайность семян растений с единицы площади - результирующий показа-
тель условий выращивания. Ее величина определяется обилием генеративных побегов и их семенной продуктивностью, размерами соцветия, массой 1000 шт. семян. Посевные качества семян (размеры семян, масса 1000 шт., лабораторная и полевая всхожесть) - показатели потенциальных возможностей семенной репродукции растений.
Цель исследований - изучение посевных качеств и урожайности семян свербиги восточной при выращивании в подзоне средней тайги Республики Коми.
Материал и методы. Исследования проводили в 2008-2010 гг. на участке Ботанического сада Института биологии Коми НЦ УрО
