CC BY
102
УДК 631.526.32:633.11«321»:631.559 (571.13)
КОМБИНАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ СОРТОВ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЛИНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ПО ПРИЗНАКАМ ПРОДУКТИВНОСТИ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ
Е.А. КОРЕНЮК, аспирант
Л.В. МЕШКОВА, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
Сибирский НИИСХ Россельхозакадемии
E- mail: [email protected]
Резюме. Яровая мягкая пшеница занимает в Омской области 72,2 % площади посевов зерновых. Исследования проводили с целью выявления доноров таких хозяйственно-ценных признаков, как продуктивная кустистость, число зёрен и масса зерна главного колоса у сортов и перспективных линий яровой мягкой пшеницы. Изучали сорта и линии различных групп спелости: среднеранние - Омская 32, Страда Сибири, Тулеевская, среднеспелые - Омская 33, Светланка, Дуэт, Лютесценс 4140, Lr 38, среднепоздние - Омская 35. Результаты дисперсионного анализа показали, что основной вклад в изменчивость признаков во все годы исследований вносил генотип, по продуктивной кустистости его доля составляла от 94,1 до 96,8 %, по числу зерен главного колоса - от 95,1 до 98,1 %, по массе зерна с главного колоса - от 86,0 до 91,2 %. Комбинационную способность определяли в топкроссной схеме скрещивания по методическим рекомендациям Р. И. Рутца. В генетическом контроле изученных признаков преобладали вариансы ОКС (их доля по продуктивной кустистости составляла 76,5...89,5 %, по числу зёрен главного колоса - 83,20.89,4 %, по массе зерна главного колоса - 72,5.94,0 %). Это указывает на значительный вклад генов с аддитивным типом действия, что позволяет вести отбор в ранних поколениях гибридов. В качестве доноров можно рекомендовать использование следующих сортов и линий: на улучшение продуктивной кустистости сорт Дуэт, на увеличение числа зерен главного колоса сорта Омская 35 и Дуэт, массы зерна главного колоса - Страда Сибири, Омская 35, Дуэт и Lr 38.
Ключевые слова: яровая мягкая пшеница, продуктивная кустистость, число зёрен главного колоса, масса зерна главного колоса, комбинационная способность.
Пшеница - наиболее распространенная на планете продовольственная культура, что обусловлено разносторонним использованием ее зерна, имеющего высокую питательную ценность. Пшеница обеспечивает 20 % энергии в рационе человечества [1].
В России яровая мягкая пшеница занимает 2/3 посевных площадей [2], в том числе в Западно-Сибирском регионе - более 6 млн га; в Омской области - около 1,5 млн га, что составляет 72,2 % от площади посева зерновых [3].
По прогнозам ФАО, потребность в зерне пшеницы к 2020 г. возрастет на 40 % [4]. Поэтому одна из главных задач аграриев - увеличение его валовых сборов при сохранении структуры посевных площадей.
Интенсификация производства предполагает использование высокоурожайных сортов.
На сегодняшний день в Западно-Сибирском регионе выращивают более 20 сортов селекции СибНИИСХ. Бла-
годаря работе ученых за период с 1989 по 2007 гг. урожайность среднеранних сортов удалось повысить на 0,92 т/га, среднеспелых - на 1,4 т/га и среднепоздних - на 1,26 т/га [5].
Тем не менее, потребность в более адаптированных сортах с заданными параметрами по-прежнему велика. Их создание предусматривает включение в скрещивания родительских форм с известной комбинационной способностью по хозяйственно-ценным признакам, что позволяет с большей точностью прогнозировать эффект в работе с гибридными популяциями, а значит и дальнейший успех в выведении новых высокоурожайных сортов.
Цель наших исследований - выявление доноров хозяйственно-ценных признаков у сортов и перспективных линий яровой мягкой пшеницы.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в зоне южной лесостепи Западной Сибири в 2009-2011 гг. на полях лаборатории иммунитета растений СибНИИСХ. Почва участка - чернозём слабовы-щелоченный обыкновенный.
Вегетационный период 2009 г. характеризовался как прохладный с избыточным количеством осадков, основная часть которых пришлась на 11-111 декаду июня (60 мм), что способствовало активному кущению; а также на I декаду августа (104 мм), что затянуло созревание. В 2010 г. при более высоких температурах воздуха и значительно меньшем количестве осадков (в июле их сумма составила 20 мм, в августе - 22,4 мм) сложились благоприятные условия для опыления растений пшеницы и налива зерна. Условия вегетации 2011 г. характеризовались как тёплые с достаточным количеством осадков (в июле выпало 82,6 мм осадков, в августе - 63,8 мм). Однако повышенная температура и частые осадки во время цветения негативно сказались на озернённости колоса. Таким образом, в целом наиболее благоприятные условия для формирования урожая зерна сложились в 2010 г., наименее - в 2011 г.
Комбинационную способность сортов и перспективных линий изучали в топкроссной схеме скрещивания (6x3). В качестве материнских форм были взяты сорта яровой мягкой пшеницы селекции Сибирского НИИСХ: Омская 32, Омская 33, Страда Сибири, Светланка, Омская 35; а также Челябинского НИИСХ и ОмГАУ - Дуэт. В качестве тестеров - сорт яровой мягкой пшеницы
Таблица 1. Продуктивная кустистость у родительских форм и гибридных по-
пуляций F1 и F2, шт.
Сорт, линия 2009 г. 2010 г. 2011 г.
Р Fi Р Fi F2 Р Fi F2
Омская 32 5,13 4,56 5,51 4,56 6,18 4,60 4,59 4,92
Омская 33 5,47 4,75 5,52 5,07 6,58 5,32 4,72 5,57
Страда Сибири 6,03 5,61 4,35 5,09 6,84 5,52 5,08 5,39
Светланка 4,60 5,25 3,83 5,02 5,77 4,08 4,79 5,12
Омская 35 6,05 5,29 5,73 5,51 7,00 5,42 4,99 5,81
Дуэт 6,11 6,39 5,50 5,51 6,89 5,46 5,41 6,16
Тулеевская 6,69 5,23 6,20 5,40 6,64 5,94 5,13 5,47
Ц- 38 5,40 5,33 6,05 5,07 6,71 4,63 4,86 5,31
Л 4140 5,69 5,37 5,94 4,91 6,28 5,84 4,80 5,71
НСР05 0,27 0,20 0,28 0,18 0,19 0,37 0,21 0,24
Таблица 2. Число зёрен главного колоса у родительских форм и гибридных
популяций F1 и F2, шт.
Сорт, линия 2009 г. 2010 г. 2011 г.
Р Fi Р F1 F2 Р F1 F2
Омская 32 37,54 34,26 38,16 34,57 36,82 37,77 33,61 32,56
Омская 33 38,13 35,52 36,63 34,80 37,47 37,20 34,17 33,36
Страда Сибири 39,03 35,75 38,40 35,50 39,14 39,38 35,28 36,01
Светланка 35,01 33,32 36,15 33,39 35,11 30,09 33,18 29,59
Омская 35 41,33 41,26 41,72 40,64 39,39 40,31 39,68 34,87
Дуэт 38,92 38,18 37,54 39,60 38,65 38,94 39,21 34,59
Тулеевская 36,27 36,33 36,79 36,47 37,71 36,91 36,32 32,39
Ц- 38 32,56 36,19 36,85 36,84 37,94 32,01 35,91 34,02
Л 4140 30,24 36,62 36,41 35,94 37,65 28,76 35,33 34,09
НСР05 1,23 0,94 1,04 1,02 1,09 1,04 0,89 1,30
Тулеевская (селекции ОПХ «Кийское» Кемеровской области), изогенная линия Lr38 и линия, созданная в лаборатории иммунитета растений Сибирского НИИСХ, - Лютесценс 4140. Все сорта имеют высокую потенциальную урожайность и хорошие хлебопекарные качества. Родительские формы относятся к различным группам спелости: среднеранние - Омская 32, Страда Сибири, Тулеевская, среднеспелые - Омская 33, Светланка, Дуэт, Лютесценс 4140, Lr 38; среднепоздние -Омская 35 [6].
Исследования по изучению хозяйственно-ценных признаков исходных родительских форм и полученного гибридного материала проводили в течение трех лет (2009-2011 гг.). В 2009 г. посев осуществляли по схеме Р1 - F1 - Р2; в 2010 г. и в 2011 г. - Р1 - F1 - F2 - Р2 в четырёхкратной повторности ручной сеялкой конструкции ОКБ СибНИИСХ. Число высеваемых зерен родительских форм и гибридов F1 - 40 шт., F2 - 240 шт. Площадь питания растений составляла 10 х 20 см.
В период вегетации проводили фенологические наблюдения за ростом и развитием растений по методике ВНИИР им. Н.И. Вавилова [7]. Анализ структуры урожая родительских форм, гибридных популяций F1 и F2 осуществляли по 9 признакам, в статье рассматриваются три основных: продуктивная кустистость, число зёрен и масса зерна главного колоса.
Статистическая обработка данных выполнена с использованием табличного процессора Microsoft Excel, анализ комбинационной способности - по методическим рекомендациям [8].
Результаты и обсуждение. Общеизвестно, что продуктивная кустистость служит маркерным признаком при отборе продуктивных генотипов в расщепляющихся гибридных популяциях [9]. В среднем по годам наибольшая величина этого показателя (табл. 1) отмечена у материнских форм Омская 35 (5,73 шт.) и Дуэт (5,69 шт.), а также у сорта-тестера Тулеевская (6,28 шт.). Среди гибридов стабильно высокая по годам продуктивная кустистость установлена в комбинациях с участием
материнской формы Дуэт (в Р1 в 2009 г. - 6,39 шт., в 2010 г. - 5,51 шт., в 2011 г. -5,41 шт.; у Р2 - в 2010 г. -6,89 шт., в 2011 г. - 6,16 шт.).
Озернённость колоса в значительной степени зависит от условий внешней среды [10, 11]. В нашем опыте наибольшее число зёрен стабильно по годам отмечали (табл. 2) у материнских форм - Страда Сибири (39,03 шт., 38,40 шт., 39,38 шт.), Омская 35 (41,33 шт., 41,72 шт., 40,31 шт.) и Дуэт (38,92 шт., 37,54 шт., 38,94 шт. по годам соответственно). Среди тестеров в среднем по годам наилучший результат установлен у Тулеевской (36,66 шт.). Независимо от условий года наибольшее число зерен в колосе получено в комбинациях с участием следующих материнских форм: у гибридов Р1 - Омская 35 (41,26 шт., 40,64 шт., 39,68 шт. в 2009-2011 гг. соответственно) и Дуэт (38,18 шт., 39,60 шт., 39,21 шт.); у гибридов Р2 - Страда Сибири (39,14 шт. - в 2010 г., 36,01 шт. - в 2011 г.), Омская 35 (39,39 шт. - в 2010 г., 34,87 шт. - в 2011 г.) и Дуэт (38,65 шт. - в 2010 г., 34,59 шт. - в 2011 г.).
Масса зерна главного колоса тесно связана с урожайностью, поэтому может служить надежным признаком, по которому следует вести отбор высокопродуктивных форм при создании новых сортов [12]. Согласно результатам наших исследований, наибольшая величина этого показателя (табл. 3) независимо от года характерна для таких материнских форм, как Омская 35 (1,43 г, 1,40 г, 1,41 г), Дуэт (1,30 г, 1,39 г, 1,39 г) и Страда Сибири (1,26 г, 1,33 г, 1,31 г по годам соответственно). Среди тестеров в среднем по годам исследований наилучший результат отмечен у Тулеевской (1,09 г). Наибольшая масса зерна у гибридов Р1 во все годы исследований установлена в комбинациях с участием материнских форм Омская 35 и Дуэт (1,30 .„1,45 г) и тестера _г 38 (1,26 г - в 2009 г., 1,30 г - в 2010 г. и 1,29 г - в 2011 г.). В Р2 независимо от года исследований самые продуктивные колосья формировали гибриды, полученные с участием следующих материнских форм: Страда Сибири (1,47 г - 2010 г., 1,18 г - 2011 г.), Омская 35 (1,48 г - 2010 г., 1,19 г -2011 г.), Дуэт (1,46 г - 2010 г., 1,16 г - 2011 г.).
Дисперсионный анализ данных показал, что независимо от года исследований и изучаемого признака существенный вклад в их изменчивость вносит генотип. По продуктивной кустистости его доля варьировала от 94,1 до 96,8 %; по числу зерен главного колоса - от 95,1до 98,1 %; по массе зерна с главного колоса - от 86,0 до 91,2 %.
Ценность исходных сортов для селекции определяли путем оценки комбинационной способности, позволяющей выявить тип действия и взаимодействия генов, их роль в наследовании признаков и свойств организма, а также донорские способности. В генетическом контроле изученных признаков (продуктивная кустистость, число зёрен главного колоса, масса зерна главного колоса) преобладали вариансы ОКС, что
Таблица 3. Масса зерна главного колоса у родительских форм и гибридных
популяций F1 и F2, г.
Сорт, линия 2009 г. 2010 г. 2011 г.
Р F1 Р F1 F2 Р F1 F2
Омская 32 1,29 1,19 1,34 1,16 1,32 1,32 1,16 1,04
Омская 33 1,32 1,15 1,31 1,22 1,36 1,35 1,19 1,10
Страда Сибири 1,32 1,26 1,31 1,33 1,47 1,36 1,31 1,18
Светланка 1,03 1,14 1,12 1,13 1,28 1,00 1,15 0,89
Омская 35 1,43 1,41 1,40 1,45 1,48 1,41 1,39 1,19
Дуэт 1,30 1,35 1,39 1,40 1,46 1,39 1,37 1,16
Тулеевская 1,04 1,24 1,12 1,27 1,43 1,12 1,28 1,05
Ц- 38 0,97 1,26 1,23 1,30 1,38 0,95 1,29 0,95
Л 4140 0,87 1,25 1,18 1,28 1,38 0,83 1,22 0,83
НСР05 0,05 0,06 0,04 0,07 0,10 0,06 0,05 0,10
Таблица 4. Эффекты ОКС ^0 у сортов и перспективных линий яровой мяг кой пшеницы, 2009-2011гг.
Сорт Продуктивная кустистость Число зёрен главного колоса Масса зерна главного колоса
2009 г. 12010 г.\2011 г. 2009 г. 2010 г. ¡2011 г. 2009 г. 12010 г.\2011 г.
Омская 32 -0,75 -0,57 Материнские формы -0,34 -2,12 -1,85 -2,25 -0,06 -0,12 -0,10
Омская 33 -0,56 -0,06 -0,21 -0,86 -1,61 -1,68 -0,10 -0,06 -0,08
Страда Сибири 0,30 -0,03 0,15 -0,65 -0,91 0,57 0,01 0,04 0,05
Светланка -0,06 -0,11 -0,15 -3,05 -3,03 -2,67 -0,11 -0,15 -0,11
Омская 35 -0,02 0,38 0,06 4,88 4,22 3,83 0,16 0,17 0,13
Дуэт 1,08 0,38 0,48 1,80 3,18 3,35 0,10 0,11 0,11
Стандартная ошибка 0,0014 0,0011 0,0014 0,0308 0,0364 0,0272 0,0001 0,0002 0,0001
Тулеевская -0,08 0,27 Отцовские формы 0,20 -0,04 0,05 0,47 -0,01 -0,02 0,02
1_г 38 0,02 -0,06 -0,07 -0,19 0,43 0,05 0,01 0,02 0,03
Л 4140 0,06 -0,22 -0,13 0,24 -0,48 -0,52 0 0 -0,04
Стандартная ошибка 0,0006 0,0004 0,0006 0,0121 0,0143 0,0107 0,0001 0,0001 0,00003
указывает на значительный вклад генов с аддитивным типом действия.
По признаку продуктивная кустистость на долю варианс ОКС приходилось от 76,5 до 89,5 %; вариансы СКС составляли 9,4...23,1 %. По признаку число зёрен главного колоса вклад аддитивных эффектов генов был равен 83,20.89,4 %. Наибольший вклад в его изменчивость принадлежал материнским формам: 81,8.84,4 %. Однако существенное влияние отмечено и для варианс СКС — 10,3.16,5 %. Самый значительный вклад в изменчивость признака масса зерна главного колоса принадлежал материнским формам - 72,5.94,0 %.
Во все годы исследований положительные значения эффектов комбинационной способности (табл. 4) по продуктивной кустистости были характерны для материнской формы Дуэт (1,08; 0,38; 0,48); по числу зёрен главного колоса -Омская 35 (4,88; 4,22; 3,83) и Дуэт (1,80; 3,18; 3,35); по массе зерна главного колоса - Страда Сибири (0,01 0,04; 0,05), Омская 35 (0,16 0,17; 0,13), Дуэт (0,10; 0,11 0,11) и тестер _г 38 (0,01
0,02; 0,03 по годам соответственно). Таким образом, эти сорта можно рекомендовать в качестве доноров на улучшение соответствующих признаков.
Выводы. У изученных сортов и перспективных линий яровой мягкой пшеницы преобладали вариансы ОКС, что указывает на доминирующее положение аддитивных эффектов генов. Это позволяет вести отбор в ранних поколениях гибридов.
При подборе родительских форм для скрещиваний в качестве доноров рекомендуется использовать: на увеличение продуктивной кустистости - Дуэт; на увеличение числа зерен главного колоса - Омская 35 и Дуэт; на увеличение массы зерна главного колоса - Страда Сибири, Омская 35, Дуэт и линия _г 38.
Литература.
1. Филлипс С., Нортон Р. Производство зерна пшеницы и применение минеральных удобрений в мире // Питание растений. - 2012. - № 4.- С. 2-5
2.http://www.agroatlas.ru/ru/content/cultural/Triticum_aestivum_spring_K/
3.http://vedomosti-apk.ru/index.php?option=com_content&view=article&id =51:2011-2012
4. Rajaram S. Prospects and promise of wheat breeding in the 21th century// Wheat in a global environment. - 2000. - P. 37-52
5. Белан И.А., Россеева Л.П., Зыкин В.А. История селекции яровой мягкой пшеницы в СибНИИСХ: урожайность, адаптивность //Достижения науки и техники АПК. - 2008. - №12.- С.8-10.
6. Сорта сельскохозяйственных культур селекции СибНИИСХ/под ред. Р. И. Рутца. - Омск: ООО ИПЦ «Сфера», 2006. - 100 с.
7. Методические указания по изучению образцов мировой коллекции ВИР в научно-исследовательских учреждениях различных зон СССР. - Л., 1965. - 34 с.
8. Методические указания к лабораторно-практическим занятиям по теме «Оценка исходного материала по комбинационной способности в регулярных скрещиваниях генетически разнокачественных наборов родительских форм». /Сост. Р. И. Рутц - Омск, 1977. - 24 с.
9. Кротова Л. А. Корреляционные связи между продуктивностью растений и ее элементами у гибридов мутантов озимой пшеницы с сортами яровой//Теоретические основы селекции и семеноводства с.-х. культур в Зап. Сиб.: Сб. науч. тр. /СибНИИСХ. - Н-ск, 1988. - С. 40-44.
10. Характер наследования и комбинационная способность сортов мягкой яровой пшеницы на разных фонах питания: Метод рекомендации / Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур в Западной Сибири, ВАСХНИЛ, Сиб. отд-ние//КалашникН. А., Гамзикова О. И., Колмакова И. Р. - Новосибирск, 1980.-60 с.
11. Леонтьев С. И. Основные параметры моделей сортов яровой пшеницы интенсивного типа для степи и лесостепи Западной Сибири: Учеб. пособие. - Омск, 1980. - 56с.
12. Лукьяненко П. П. Гибридизация отдалённых эколого-географических форм и проблем в селекции пшеницы. //Вестник с.-х. науки. - 1967.-№ 3. - С.31.
COMBINATIONAL ABILITY OF VARIETIES AND PERSPECTIVE LINES OF SPRING SOFT WHEAT ACCORDING TO THE ATTRIBUTES OF PRODUCTION IN THE CONDITIONS OF THE SOUTHERN
FOREST-STEPPE OF THE OMSK REGION
E.A. Korenyuk, L.V. Meshkova
Summary. The spring soft wheat occupies in Omsk region 72,2 % from the area of crops grain. Researchers conducted for the purpose of identification of donors nature of economically valuable signs at cultivars and perspective lines of spring soft wheat. The cultivars and lines of different groups of ripeness were studied. Results of the dispersive analysis showed that the main contribution to variability of signs in all years of researches was made by a genotype, its share made: on production tillering from 94,1% to 96,8%; on number of grains of the main ear from 95,1% to 98,1%; on weight of grain of the main ear from 86,0% to 91,2%. Combinational ability was studied in the topkrossny scheme of crossing, according to the methodical recommen-dations R.I.Ruttsa developed in 1977. In genetic control of the studied signs prevailed variance of general combinational ability (their share were 76,5 - 89,5%; 83,20 - 89,4%; 72,5 - 94,0% on signs, respectively). It indicates the significant contribution of genes with additive type of action that allows to conduct selection in early generations of hybrids. The varieties are recommended as donors on improvement signs: production tillering - Duet, number of grains of the main ear - Omsk 35, Duet, weight of grain of the main ear - Strada of Siberia, Omsk 35, Duet, Lr 38.
Keywords: spring soft wheat, production tillering, number of grains of the main ear, weight of grain of the main ear, combinational ability.
