CC BY
58
633.16:631.527
методы и результаты селекции ярового ячменя на кубани
Т.Е. КУЗНЕЦОВА, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail:kniish@ kniish.ru)
С.А. ЛЕВШТАНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом
Н.В. СЕРКИН, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
В.В. НЕСТЕРЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Н.А. ВЕРЕТЕЛЬНИКОВА, научный сортудник Т.В. ОСТАНИНА, старший научный сотрудник Краснодарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. П.П. Лукьяненко, центральная усадьба КНИИСХ, Краснодар, 350012, Российская Федерация
Резюме. Ячмень - культура разностороннего использования. Площадь его посевов в России в последние годы стабилизировалась на 8-9 млн га. В Краснодарском крае яровой ячмень - важная страховая культура, которую широко используют для подсева и пересева озимых зерновых при их повреждении или гибели зимой. В такие годы площади, занятые яровым ячменем увеличиваются до 105145 тыс. га. В результате комбинирования гибридизации и мутагенеза, подбора родительских пар по принципу морфо-биологической контрастности и эколого-географической отдаленности в Краснодарском НИИСХза период селекционной работы (с 1922 г.) создано 20 сортов, 11 из которых включены в Госреестр РФ. Новое достижение - высокопродуктивный многорядный рыхлоколосый сорт Богатырь, допущенный к использованию в производстве с 2015 г. В генеалогию сорта входят образцы ярового ячменя с двурядным (var. nutans) и многорядным (var. pallidum) типом колоса, которые относятся к западно-европейской и северо-американской экогруппам - озимый ячмень сорта Циклон (var. paralellum) и яровой селекционный материал гибридного и мутантного происхождения, созданный в Краснодарском НИИСХ. За 6 лет изучения на полях института урожайность нового сорта составила 33,9 ц/га, что на 5,9% выше стандарта. На Северо-Кубанской СХОС в северной зоне Краснодарского края при средней урожайности 55,4 ц/га сорт Богатырь превысил стандарт Виконт на 2,1 ц/га. По продолжительности вегетационного периода новый сорт относится к среднеспелой группе, выколашивается и созревает на один день позже стандартного сорта Виконт. По сравнению со стандартом, он более высокорослый, обладает прочным, упругим стеблем, устойчив к полеганию. Превосходит стандарт по числу зерен в колосе, массе зерна с колоса, устойчивости к карликовой ржавчине и темно-бурой пятнистости. Уступает сорту Виконт по продуктивной кустистости и массе 1000 зерен. Ключевые слова: ячмень яровой, сорт, линия, мутант, гибридизация, рекомбинант, трансгрессия. Для цитирования: Методы и результаты селекции ярового ячменя на Кубани / Т.Е. Кузнецова, С.А. Левштанов, Н.В. Серкин, В.В. Нестеренко, Н.А. Веретельникова, Т.В. Останина // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №12. С. 20-22.
В структуре посевных площадей зерновых культур в Российской Федерации ячмень занимает второе место после пшеницы. До реформы его высевали на площади 13-16 млн га. В последние 20 лет посевы этой зернофуражной культуры значительно сократились. При этом с 2011 г. наметилась некоторая тенденция к их увеличению. В 2011 г. ячмень занимал 7881 тыс. га пашни, что выше предыдущего года на 9,2%. В 2011 -2015 гг. площадь посевов этой культуры
стабилизировалась на уровне 8-9 млн га, в основном благодаря ее яровой форме [1].
Валовое производство зерна ячменя, особенно ярового, тесно связано с посевными площадями (г= 0,77-0,91), влияние урожайности значительно ниже (г= 0,38-0,43). На сегодняшний день лидирующие место по производству зерна этой культуры занимают Приволжский и Центральный округа РФ, на долю Южного федерального округа приходится около 12% [1].
Дальнейшее увеличение производства зерна ячменя экономически целесообразно путем создания высокопродуктивных сортов, устойчивых к абиотическим и биотическим факторам среды, а также совершенствования агротехники выращивания.
По биологическому развитию ячмень подразделяется на озимый, яровой и двуручку. В виду недостаточной морозостойкости озимой формы распространение ее ограничено. Поэтому основные площади культуры приходится на яровой ячмень. В Краснодарском крае его посевы сосредоточены в северной и северо-западной зонах. Ежегодно культуру высевают на площади 55-70 тыс. га. В годы с суровыми условиями перезимовки при гибели и изреженности посевов озимых колосовых, площади ячменя могут достигать 105-145 тыс. га.
Яровой ячмень - основная страховая культура, которая способна обеспечить производство товарного зерна в случае полной гибели озимых.
Цель наших исследований - используя методы гибридизации и индуцированного мутагенеза, вывести новые сорта ярового ячменя, сочетающие высокую продуктивность с хозяйственно-ценными признаками.
Условия, материалы и методы. На Кубани селекционная работа с ячменем была развернута в 1922 г. на Кубанской сельскохозяйственной опытной станции (с 1956 г. - КНИИСХ). Вели ее в основном по озимым и зимующим формам, а по яровому ячменю объемы были очень малы. При этом исходным материалом служили исключительно образцы местного происхождения. В результате долгое время не удавалось вывести сорт. Творческая научная селекционная работа по ячменю яровому, по существу, была начата с 1953 г., когда исследования возглавил Лауреат Сталинской премии В.Н. Громачевский. Под его руководством с привлечением в гибридизацию географически отдаленных форм и последующего индивидуального отбора из гибридных популяций выведены сорта Краснодарский 35 и Ранний 19, которые получили широкое распространение в производстве, как в Краснодарском крае, так и в других областях страны.
Подбор родительских пар для гибридизации на основе принципов морфо-биологической контрастности и экологической отдаленности до сих пор остается основным в селекционной работе с ячменем. Такой подход к рекомбиногенезу увеличил возможность создания трансгрессивных форм по различным признакам, в том числе по урожайности. Максимальное количество трансгрессивных отклонений отмечено
Таблица 1. Урожайность сорта ярового ячменя Богатырь, краснодар, книиСх, ц/га
Сорт 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. Средняя
Виконт, ст. 22,2 31,0 28,3 17,4 48,7 44,6 32,0
Вакула 21,7 34,3 27,7 15,1 48,5 38,6 30,8
Богатырь 22,4 36,5 29,5 19,1 52,4 43,3 33,9
нср05 2,7 3,3 3,0 2,5 3,1 3,0
в комбинациях, включающих европейские и скандинавские сорта, а также формы местной селекции. Наиболее результативными оказались скрещивания западно-европейских сортов - Трумпф, Надя, Кору, Патти с сортами и линиями собственной селекции. Сорта Каскад, Перелом, Пикет, Виконт и ряд линий, созданных с их участием, стали определенным достижением по устойчивости к полеганию и болезням, а также по продуктивности.
Ячмень считается модельным растением в опытах по мутагенезу. Академик В.М. Шевцов возлагал большие надежды на индуцированный мутагенез, как один из основных методов создания исходного материала и они оправдались. Методом химического мутагенеза индуцировано большое количество мутантов, ценных для селекционной практики. Частота встречаемости положительных мутаций составила около 2% [2]. Несмотря на то, что сами мутанты редко становятся сортами, такой подход позволяет решать многие вопросы. Например, химический мутагенез помог разорвать отрицательную связь между раннеспелостью и урожайностью. В результате были созданы сорта-мутанты Темп [3] и Мамлюк [4], сочетающие раннеспелость с высокой продуктивностью. Сорт Мамлюк включен в Госреестр с 1994 г. по Северо-Кавказскому и Дальневосточному регионам России. Его семена до сих пор востребованы в Краснодарском и Ставропольском краях, а также в Ростовской области. Мамлюк лучше всех районированных сортов подходит для весеннего подсева изреженных озимых колосовых культур.
Ценность мутантов в основном заключается в усиленном проявлении одного-двух адаптационных признаков. При обработке семян сортов ячменя с частичной устойчивостью и со слабой реакцией сверхчувствительности к листовым болезням химическими и физическими мутагенами получены 78 форм с высокой полевой резистентностью к мучнистой росе, карликовой ржавчине и сетчатой пятнистости [5]. Использование таких мутантов в гибридизации позволяет значительно увеличивать размах трансгрессивной изменчивости и выделять новые ценные рекомбинанты. Сочетанием методов гибридизации и мутагенеза, в результате постепенного «пирамидирования» генов, отвечающих за приспособительные признаки в одном генотипе, выведено 15 из 20 сортов ярового ячменя. Сорта Перелом, Пикет, Виконт, Рубикон, Максим и Кумир созданы с участием мутантного сорта Темп. В генеалогию сорта Стимул, кроме Темпа, входит высокопродуктивный среднеспелый, устойчивый к карликовой ржавчине, но восприимчивый к муч-
нистой росе и пыльной головне мутант 191-3-3 М. При этом сорт Стимул практически не поражается мучнистой росой и пыльной головней, обладает выше средней полевой устойчивостью к пятнисто-стям и в средней степени поражается карликовой ржавчиной [6].
Согласно многолетним научным и производственным данным, в Краснодарском крае, где климат формируется под влиянием двух природных экофак-торов: западного - влажного и восточного - сухого, наибольший урожай накапливают раннеспелые и среднеспелые сорта. Урожайность ярового ячменя, в первую очередь, определяется устойчивостью к полеганию, болезням и засухе. Селекция на устойчивость к болезням направлена на создание сортов со средней и выше средней полевой резистентностью к распространенным патогенам. При этом основная цель селекционера - создать высокопродуктивный сорт, но достичь ее можно только путем комплексного подхода к изучению адаптационных признаков и свойств.
результаты и обсуждение. С 2015 г. допущен к использованию в Краснодарском крае сорт Богатырь. Он выведен методом внутривидовой гибридизации и индивидуального отбора из гибридной популяции Перелом / Geger // 678-1-3-3. В генеалогию сорта входят образцы ярового ячменя с двурядным (var. nutans) и многорядным (var. pallidum) типом колоса, относящиеся к западно-европейской и североамериканской экогруппам, озимый ячмень сорта Циклон (var. paralellum) и яровой селекционный материал гибридного и мутантного происхождения, созданный в Краснодарском НИИСХ.
Сорт Богатырь имеет рыхлый, шестирядный колос, ости длинные, зазубренные, желтые (var. pallidum). Зерно полуудлиненной формы, щитинка у основания зерна короткая. Антоциановая окраска наружной цветковой чешуи отсутствует или очень слабая. Зазубренность внутренних боковых нервов наружной цветковой чешуи средняя.
Урожайность на полях Краснодарского НИИСХ (центральная зона Краснодарского края) в среднем за 6 лет составила 33,9 ц/га, что выше стандарта на 5,9%, а районированного многорядного сорта Ваку-ла - на 10,1% (табл. 1).
На Северо-Кубанской сельскохозяйственной опытной станции (северная зона Краснодарского края), где почвенно-климатические условия ближе к оптимальным для роста и развития ярового ячменя, сорт Богатырь сформировал урожайность в среднем за шесть лет 55,4 ц/га, что выше стандарта на 2,1 ц/га, а сорта Вакула - на 2, 6 ц/га (табл. 2).
Таблица 2. Урожайность сорта ярового ячменя Богатырь, ст. ленинградская краснодарского края, СкСхоС, ц/га
Сорт 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. Средняя
Виконт, ст. 41,9 44,5 46,9 49,8 60,6 76,4 53,3
Вакула 43,1 40,7 44,0 46,9 65,2 75,0 52,8
Богатырь 47,7 44,4 44,3 52,2 67,1 76,9 55,4
НСр05 4,3 3,7 3,3 3,3 4,8 3,7
Таблица 3. характеристика сорта ярового ячменя Богатырь
Показатель Богатырь Виконт, стандарт Отклонение от стандарта
Продолжительность вегетационного периода, дн. 100 99 + 1
Урожайность, ц/га 49,2 47,1 +2,1
Высота растения, см 65 58 +7
Устойчивость к полеганию, балл 8 8 0
Продуктивная кустистость, шт. 1,7 2,3 -0,6
Число зерен в главном колосе, шт. 46 22 +24
Масса зерна с главного колоса, г 1,64 0,96 +0,68
Масса 1000 зерен, г 35,7 43,8 -8,1
Содержание сырого протеина, % 12,2 12,6 -0,4
Устойчивость к болезням, балл:
мучнистая роса 6/2-3* 7/2* -1
карликовая ржавчина 5/3* 3/4* +3
сетчатая пятнистость 7 7 0
темно-бурая пятнистость 7 5 +2
* - тип реакции
По продолжительности вегетационного периода Богатырь относится к группе среднеспелых сортов, выколашивается и созревает на один день позже стандартного сорта Виконт (табл. 3). По сравнению со стандартом, новый сорт более высокорослый, обладает прочным, упругим стеблем, устойчивость к полеганию высокая. Превосходит стандарт по числу зерен в колосе, массе зерна с колоса, устойчивости к карликовой ржавчине и темно-бурой пятнистости. Уступает сорту Виконт по продуктивной кустистости и массе 1000 семян.
Высокая масса зерна с растения позволяет сорту Богатырь формировать хороший урожай. В среднем за 6 лет урожайность сорта Богатырь в двух пунктах
и восьми вариантах испытания составила 49,2 ц/га, что выше сорта Виконт на 2,1 ц/га.
выводы. Таким образом, результаты селекции ярового ячменя свидетельствуют об эффективности подбора родительских пар по принципам морфо-биологической контрастности и эколого-географической отдаленности. Скрещивание сортов и линий с мутантами, обладающими комплексом ценных признаков, значительно увеличивает число новых рекомбинаций, включая положительные трансгрессии.
Новый районированный сорт Богатырь - продукт, отвечающий современным требованиям производства.
Литература
1. Баталова Г.А. Зернофуражные культуры России// Тр. по прикладной ботанике, генетики и селекции. Санкт-Петербург: ВИР, 2013. Т. 171. С. 131-135.
2. Использование мутантов в селекции ячменя на повышенную адаптивность/Т.Е. Кузнецова, Н.В. Серкин, С.А. Левштанов, Р.Н. Исамитдинов // Экспериментальный мутагенез в биологии и селекции растений: Сб. тр. международнар. науч. - практ. конф. - Киров, 2008. вып. 8. С. 99-101.
3. Шевцов В.М. Итоги работы по использованию химического мутагенеза в селекции ячменя на Кубани // Материалы симпозиума по мутационной селекции. Одесса, 1979. С. 94-102.
4. Кузнецова Т.Е., Серкин Н.В. Селекция ячменя на устойчивость к болезням: монография. Краснодар: Издательство ООО «Просвящение Юг», 2006. 286 с.
5. Кузнецова Т.Е., Серкин Н.В. Эффективность индуцированного мутагенеза в улучшении признака устойчивости ячменя к болезням // Сб. междунар. науч.-практ. конф. посвящ. 50- летию со дня образования института. Краснодар, 2006. С. 74-80.
6. Селекция ярового ячменя на устойчивость к болезням / Т.Е. Кузнецова, В.М. Шевцов, П.П. Васюков, Н.В. Серкин, Ю.А. Грунцев, О.М. Кремзина, С.А. Левштанов // Эволюция научных технологий в растениеводстве: Сб. науч. тр. в честь 90-летия со дня образования Краснодарского НИИСХ им. Лукьяненко. Краснодар, 2004. Т. 2. С. 144-156.
METHODS AND RESuLTS OF SPRING BARLEY BREEDING IN KRASNODAR REGION
T.E. Kuznetsova, S.A. Levshtanov, N.V. Serkin, V.V. Nesterenko, N.A. Veretelnikova, T.V. Ostanina
P.P. Lukianenko Krasnodar Research Institute of Agriculture, Tsentralnaya Usadba KNIISKH, Krasnodar, 350012, Russian Federation Summary. Barley is a multiple-use crop. The acreage of this crop in Russia lately stabilized at 8-9 m ha. In Krasnodar region spring barley is very important safety crop which is widely used for complementary seeding and reseeding of winter cereal crops if they were damaged or lost during the severe winter. In such years the acreage of spring barley increases up to 105,000145,000 ha. As a result of integration of crossbreeding and mutagenesis, selection of parental pairs by morphologic and biologic divergence and ecologic-geographical segregation, in the Krasnodar Research Institute of Agriculture for the whole period of breeding (since 1922) 20 varieties were developed, 11 of them were included into State register. The new achievement is high-productive multiple-row loose-eared barley variety Bogatyr, allowed for use since 2015. The pedigree of the variety includes samples of spring two-row (var. nutans) barley and multiple-row (var. pallidum) barley, belonging to the West-European and North-American ecological groups: winter barley variety Tsyklon (var. paralellum) and spring breeding material of hybrid and mutant origins of the Krasnodar Research Institute of Agriculture. Over 6 years of examination on the fields of the Institution, the yield was 3.39 t/ha, which is 5.9% higher than in the standard. At the North-Kuban Agricultural Experimental Station in the north of Krasnodar region the average yield of the Bogatyr variety had exceeded the standard Vikont by 210 kg/ha. In terms of the vegetation period, Bogatyr belongs to medium maturing group, thus formation of spikes and ripeness begins one day later than the standard Vikont. As compared to the standard, the new variety is taller, with a firm and resilient stem and with high resistance to lodging. The variety has an advantage comparatively to the standard in terms of amount of kernels per spike, weight of kernels per spike, resistance to dwarf leaf rust and brown patch. It yields to the Vikont variety in productive tilling capacity and thousand grain weight.
Key words: spring barley, variety, line, mutant, hybridization, recombinant, transgression.
Author Details: T.E. Kuznetsova, D. Sc. (Agr.), head research fellow (e-mail:[email protected]); S.A. Levshtanov, Cand. Sc. (Agr.), head of department; N.V. Serkin, Cand. Sc. (Agr.), leading researcher fellow; V.V. Nesterenko, Cand. Sc. (Agr.), senior researcher fellow; N.A. Veretelnikova, research fellow; T.V. Ostanina, senior research fellow.
For citation: Kuznetsova T.E., Levshtanov S.A., Serkin N.V., Nesterenko V.V., Veretelnikova N.A., Ostanina T.V. Methods and Results of Spring Barley Breeding in Krasnodar Region. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. V.29. No 12. Pp. 20-22 (In Russ.).
