CC BY
53
УДК 633.522:581.19
DOI: 10.24411/2587-6740-2020-12036
НОВЫЙ ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ БЕЗНАРКОТИЧЕСКИХ СОРТОВ КОНОПЛИ ПОСЕВНОЙ
В.А. Серков1, Л.В. Климова1, М.В. Данилов1, Р.О. Белоусов2, М.Р. Александрова3, О.К. Давыдова3
пензенский институт сельского хозяйства — филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр лубяных культур», р.п. Лунино, Пензенская область 2ООО «Коноплекс», г. Москва 3ООО «УК «Коноплекс», г. Москва, Россия
Представлены результаты четырехлетнего цикла научно-исследовательских работ по созданию нового исходного материала для селекции высокопродуктивных безнаркотических сортов однодомной конопли посевной среднерусского экотипа. Исследования проводили в полевых и лабораторных условиях на естественном агрофоне. Получены экспериментальные данные по биоморфометрическим и хозяйственно ценным признакам и свойствам растений новых гибридных комбинаций. Комплексная оценка комбинаций с учетом их устойчивости к биотическим и абиотическим стрессорам позволила получить перспективный исходный материал для последующих этапов селекционного процесса. Выделены гибридные комбинации для создания новых сортов однодомной конопли посевной среднерусского экотипа с содержанием тетрагидроканнабинола в растениях менее 0,1%%, стабилизированные по признаку однодомности, обладающие высоким выходом общего/длинного волокна в стебле, высокой семенной продуктивностью и содержанием масла в семенах. Отобранные гибридные комбинации вовлечены в селекционный процесс.
Ключевые слова: конопля посевная, безнаркотический сорт, среднерусский экотип, южный экотип, гибридная комбинация, каннабиноиды, тетраги-дроканнабинол, хозяйственно ценный признак.
В селекции конопли посевной на этапе создания исходного материала результативное применение имеет метод внутривидовой межсортовой гибридизации, позволяющий получать гибридные комбинации, сочетающие основные хозяйственно полезные признаки: скороспелость, высокостебельность, повышенную семенную продуктивность, сбор качественного волокна и масла, устойчивость к болезням и вредителям.
При подборе родительских компонентов для скрещиваний необходимо учитывать характер наследования этих признаков и свойств. Обобщенные литературные данные для конопли посевной по этому аспекту свидетельствуют, что ряд ценных признаков и свойств растений культуры присутствуют в геноме в рецессивном состоянии (табл. 1).
Для вида Cannabis sativa L. характерной генетической особенностью является доминирование двудомности и высокого содержания тетра-гидроканнабинола (ТГК) — признаков, уровни которых в популяции растений однодомных форм необходимо снижать до нуля. У конопли доминирование признаков двудомности и нар-котичности объясняется ее естественным длительным пребыванием в дикой форме. Доми-
нантным, как правило, является аллель дикого типа. Доминирование высокого содержания ТГК над низким, а двудомности над однодомностью является негативной особенностью вида. Другие ценные хозяйственно полезные признаки не связаны с ними и преобладают над нежелательными свойствами растений.
Первые селекционные безнаркотические сорта среднерусской однодомной конопли в основном созданы в результате межсортовой гибридизации между образцами данного экотипа. Поэтому, при относительной скороспелости и повышенной семенной продуктивности, количественные и качественные параметры урожая волокна этих сортов были средними. В то же время сочетание в одном сорте (гибриде) достоинств среднерусской и южной конопли допускало совмещение в одном генотипе признаков высокой семенной продуктивности и скороспелости с высокими показателями урожая стеблей и выхода качественного волокна [1, 2].
Традиционные методы селекции конопли, применяемые в создании новых безнаркотич-ных сортов (внутривидовая гибридизация с разными схемами скрещивания, многократный семейственно-групповой отбор, индивидуальный отбор) позволили вывести ряд однодомных
среднерусских и двудомных южных сортов посевной конопли, внесенных в Госреестр РФ.
Наряду с традиционными, перспективным методом получения ценного исходного материала для селекции однодомной конопли является гибридизация среднерусских форм с южными. В связи с этим вовлечение в скрещивания селекционных сортов южной двудомной конопли, обладающих рядом положительных качеств, отсутствующих у среднерусских биотипов, перспективно в целях получения ценного исходного материала для селекции высокопродуктивных однодомных форм [3-7].
Имеющиеся в селекционной практике экспериментальные данные свидетельствуют, что при скрещивании двудомных форм с однодомными гибриды F1 сочетают в себе качества однодомной (скор1оспелость, однородность посева и дружность созревания растений) и двудомной (урожайность соломки и содержание качественного волокна) конопли, одновременно проявляя гетерозис по семенной продуктивности [8-12].
В селекционной программе при формировании нового исходного материала использовали метод внутривидовой межсортовой гибридизации с вовлечением в скрещивания современных сортов различных экотипов (среднерусского и южного). Использование данных безнаркотических сортов в качестве родительских форм выполнялось впервые в селекционной практике.
Цель исследований
Целью исследований являлось создание нового исходного материала для выведения безнаркотических сортов однодомной конопли среднерусского экотипа, обладающих устойчивостью признака однодомности, высокой продуктивностью и качеством основных видов продукции, с содержанием тетрагидроканна-бинола в растениях менее 0,1%, адаптированных к агроэкологическим условиям Среднего Поволжья.
Таблица 1
Наследование основных признаков и свойств при гибридизации конопли посевной (по В.Г. Вировцу, 1992 г.)
Характер наследования признаков и свойств
Доминантность Рецессивность
Двудомность Однодомность
Высокое содержание ТГК Низкое содержание ТГК
Скороспелость Позднеспелость
Крупносемянность Мелкосемянность
Высокорослость Низкорослость
Зеленая окраска стебля и листьев Желтая окраска стебля и листьев
Для реализации намеченной цели были поставлены следующие задачи:
• получить на основе внутривидовой гибридизации новые гибридные комбинации и выполнить их селекционную оценку по комплексу хозяйственно полезных признаков и свойств;
• выделить образцы, обладающие комплексом оптимальных параметров селекционных признаков и свойств.
Научная новизна исследований. Впервые в условиях лесостепи Среднего Поволжья создается качественно новый исходный материал конопли посевной с генетически закрепленным признаком однодомности, пониженным, относительно существующих селекционных сортов, содержанием ТГК в растениях (менее 0,05%) и повышенными на 15-20% уровнями количественных и качественных хозяйственно ценных признаков.
Практическая значимость работы. Выделенные гибридные комбинации будут использованы в качестве исходного материала для создания новых безнаркотических сортов посевной конопли различных направлений хозяйственного использования.
Методика исследований
Научно-исследовательскую работу выполняли в полевых и лабораторных условиях в период 2016-2019 гг. В экспериментах использовали методики и схематические модели, общепринятые в селекционных научно-исследовательских учреждениях. Метод НИР — внутривидовая межсортовая гибридизация и многократный направленный отбор по комплексу селекционно ценных признаков и свойств. Главный лимитирующий признак отбора — содержание ТГК не более 0,1% в верхних частях соцветий.
Объект исследований — 41 гибридная комбинация, полученная в результате направленных скрещиваний в 2016-2017 гг.
Почва опытного участка — чернозем выщелоченный среднесуглинистый среднемощный, pH 5,7-5,9, содержание гумуса 6,4-6,8%, гидроли-зуемого азота — 80-85 мг/кг почвы, подвижного фосфора — 135-141 мг/кг почвы, обменного калия — 154-160 мг/кг почвы.
Для получения межсортовых гибридов южного и среднерусского экотипов выполняли скрещивания по методу ограниченных беккрос-сов. Гибридизацию проводили на изолированных участках. 30 м
В 2016 г. на четырех участках были заложены питомники направленной гибридизации, в которых в качестве материнских форм использованы 4 сорта двудомной южной конопли (Оме-гадар 1, Южанка, Кубанка, Зеница), а в качестве отцовских — 3 сорта среднерусской однодомной конопли (Сурская, Вера, Надежда) и перспективный селекционный номер ГП-7/012м.
Скрещивания выполняли по схеме, представленной на рисунке 1.
В питомниках гибридизации на изолирован- 2016 г. ных участках высевались родительские формы: по 4 рядка каждого из четырех сортов материнской формы (двудомная южная) и по 2 рядка по левой и правой сторонам отцовской формы (однодомная среднерусская) по схеме посева (рис. 2).
Для совмещения фаз цветения родительских форм посев сортов-опылителей проводился в 2 срока: на 14 и на 21 сутки от даты посева материнских форм. Пространственная изоляция
полевых участков составляла не менее 2 км на местности с наличием лесополос.
В фазе бутонизации методом экспресс-диагностики проводилась оценка содержания каннабиноидов и негативный отбор растений родительских пар. В материнских сортах и сортах-опылителях вся посконь по мере ее дифференциации удалялась до начала цветения. В фазе массового созревания с каждого из питомников по фенотипу отбирались наиболее скороспелые растения материнской формы с хорошо озерненной метелкой, не подверженные заболеваниям. В результате проведенных скрещиваний и отборов индивидуальных растений получена 41 гибридная комбинация F1.
Гибридные семена F1, полученные от растений двудомной конопли1 в первом поколении в посеве формируют популяцию растений на 9598% состоящую из матёрки, то есть с наличием в соцветиях лишь женских цветков. Такие семена могут быть использованы для получения масла. Возделывание таких гибридов с целью получения от них фертильных растений (семенной репродукции) невозможно, поскольку отсутствие пыльцы у растений матёрки делает неосуществимым опыление женских цветков. Поэтому на следующий год проводятся возвратные скрещивания с исходным сортом-опылителем. В результате получаются гибриды F1ВС1, которые состоят из тех же половых типов1, чт1о и однодомный сорт-опылитель, но в ином соотношении — меньше однодомных, но больше матёрки и феминизированной поскони.
В 2017 г. выполнено беккроссирование гибридов F1 с исходным сортом-опылителем, в
результате получен 41 гибрид первого поколения первого беккросса. Таким образом, для получения последовательных поколений гибридных потомств использована схема гибридизации, представленная на рисунке 3.
В 2018-2019 гг. проведено изучение и комплексная селекционная оценка полученных гибридных комбинаций.
Комплекс научно-исследовательских работ, предусмотренных рабочей программой задания, проводили в полевых и лабораторных условиях.
Оценочный питомник первого-второго годов закладывался без повторений, метод размещения номеров рендомизированный, площадь делянки — 2 м2, общая площадь — 82 м2, посев ручной под маркер с междурядьем 50 см, норма высева семян — 50 шт./м погонный, предшественник — чистый пар.
Изучение селекционного материала — гибридных комбинаций — выполняли по общепринятым методикам [13, 14].
В изучение включены морфометрические (высота растения, техническая длина стебля, количество междоузлий, диаметр стебля в его центральной части), биохимические (содержание основных каннабиноидов в верхушках соцветий, содержание масла в семенах), хозяйственно полезные (семенная продуктивность, масса 1000 семян, масса стебля, содержание волокна в стебле, выход общего волокна, выход длинного волокна, гибкость и разрывная нагрузка чесаного волокна) признаки и свойства растений. В период вегетации проводили оценку образцов по устойчивости к полеганию, поражению болезнями, повреждению вредителями.
S ^—^^ Омегадар1 Южанка Кубанка Зеница
Сурская x x x x
Вера x x x x
Надежда x x x x
ГП-7/012м x x x x
Рис. 1. Схема скрещиваний родительских пар
0,5 м
Условные обозначения:
......рядки сорта-опылителя;
-рядки материнской формы.
'в ' ' ' 9' ' ' в '
Рис. 2. Схема размещения родительских пар на участке гибридизации
2017 г.
$ Феминизированный тип однодомной конопли
$ Исходная родительская форма (сорт)
1
r
ÇF1BG1
Рис. 3. Схема получения последовательных гибридных потомств
Идентификация и определение содержания основных каннабиноидов (КБН, КБД, ТГК, КБХ) проводили методом ГЖХ-анализа согласно [15]. Сбор верхушек соцветий на анализ проводили в фазе массовой бутонизации растений.
Каннабиноиды экстрагировали 96% этанолом. Идентификацию и определение содержания каннабиноидов выполняли методом газожидкостной хроматографии. Разделение каннабиноидов осуществляли с программированием температур на хроматографе «Кристалл 2000М». Колонка капиллярная ZB-1, длина 30 м. В качестве внутреннего стандарта использовали 0,5% раствор метилстеарата в этаноле.
Уборку и учет урожая с питомника проводили путем скашивания стеблестоя и обмолота уборочных снопов после их сушки на стационаре. Урожай семян и стеблей приводили к стандартной (13 и 25%) влажности.
Определение содержания масла в семенах селекционных образцов выполняли в химико-аналитической лаборатории Пензенского ИСХ — филиала ФГБНУ ФНЦ ЛК по методу Лебе-дянцева-Раушковского [16].
Статистическую обработку экспериментальных данных с использованием вариационного анализа проводили согласно [17].
Исследования сопровождались следующими наблюдениями, учетами и анализами:
• наблюдениями за температурой и осадками в течение периода вегетации;
• фенологическими наблюдениями по методике ВНИИЛК [13];
• определением ценотических показателей селекционного материала в фазе массовых всходов и перед уборкой;
• определением содержания каннабиноидов методом газожидкостной хроматографии в фазе массовой бутонизации-начала цветения растений [15];
• учетом и удалением маскулинизированных типов и обычной поскони в посеве в фазе бутонизации растений;
• определением морфометрических характеристик растений (высота растения, техническая длина стебля, количество междоузлий, диаметр стебля в его центральной части) в фазе массового созревания семян;
• оценкой повреждения номеров вредителями и поражения болезнями по 5-балльной шкале;
• определением урожая растений методом сплошного учета в фазе массового созревания семян;
• анализом структуры урожая семян, стеблей и волокна в лабораторных условиях по методике ВНИИЛК [15];
• анализом содержания масла в семенах [16].
Результаты исследований
Основные агроклиматические показатели периода исследований варьировали по режиму увлажнения и ресурсам тепла.
Вегетационный период 2016 г. был достаточно увлажненным (ГТК 1,19), 2017 г. — недостаточно увлажненным (ГТК 0,76), 2018 г. — острозасушливым (ГТК 0,32), а 2019 г. — засушливым (ГТК 0,62). Контрастные условия вегетаций позволили сформировать необходимый спектр генотипов и создать разнообразие доступной направленному отбору рекомбинационной изменчивости.
В условиях острозасушливого периода вегетации 2018 г. полевая всхожесть семян варьировала от 19 до 80%, в условиях засушливого периода вегетации 2019 г. она изменялась от 27 до 76%.
В 2018 г. общая высота растений имела размах вариации от 122 (очень низкие) до 234 (высокие) см. Отмечена средняя вариабельность признака (12,5%) (табл. 2).
Техническая длина стебля колебалась от 104 (очень короткая) до 203 (длинная) см. Вариабельность признака также средняя (13,3%). Косвенный признак семенной продуктивности — длина соцветия — заключался в диапазоне значений от 13 до 50 см при высоком уровне вариабельности признака (28,9%). Диаметр стебля в срединной части растений изменялся от 4 до 10 мм при среднем значении коэффициента вариации (15,9%). Количество междоузлий растений варьировало от 8 до 14 шт. также со средним уровнем вариабельности признака (12%). Средняя длина междоузлия растений сортов заключалась в диапазоне значений 13-16 см при низком значении коэффициента вариации (7,2%). Важнейший для однодомных форм конопли признак — содержание обычной поскони — у номеров варьировал от 0 до 7% и имел высокий уровень вариабельности. Отсутствием обычной поскони обладала 21 гибридная комбинация (51% изучаемых номеров).
В 2019 г. общая высота растений имела размах вариации от 128 (средняя) до 254 (очень высокая) см. Отмечена средняя вариабельность признака (13,7%) (табл. 3).
Техническая длина стебля колебалась от 102 (очень короткая) до 208 (очень длинная) см. Вариабельность признака также средняя (14,0%). Косвенный признак семенной продуктивности — длина соцветия — заключался в диапазоне значений от 14 до 64 см при высоком уровне вариабельности (34,5%). Диаметр стебля в срединной части растений изменялся от 4,4 до 9,3 мм при среднем значении коэффициента вариации (15,4%). Количество междоузлий растений варьировало от 9 до 17 шт. также со средним уровнем вариабельности признака (12,5%). Средняя длина междоузлия растений сортов заключалась в диапазоне значений 9,8-13,6 см при низком значении коэффициента вариации (6,8%). Важнейший для однодомных форм конопли признак — содержание обычной поскони — у номеров варьировал от 0 до 5% и имел высокий уровень вариабельности. Отсутствием обычной поскони обладали 22 гибридных комбинации (54% изучаемых номеров).
Содержание суммы основных каннабинои-дов в растениях в 2018 г. составило 0,269-2,393%, в том числе ТГК — 0,009-0,076%. Данные признаки характеризовались высокими уровнями вариабельности. Также высокой вариацией обладали признаковые показатели и других основных каннабиноидов (КБД, КБХ, КБН) (табл. 4). Все гибридные комбинации имели абсолютные показатели по уровню содержания ТГК ниже законодательно допустимого значения 0,1% в 1,3-11,1 раза.
В условиях 2019 г. содержание суммы основных каннабиноидов в растениях составило 0,952-3,515%, в том числе ТГК — 0,032-0,095%. Данные признаки характеризовались высокими уровнями вариабельности. Также высокой вариацией обладали признаковые показатели других основных каннабиноидов (КБД, КБХ, КБН) (табл. 5).
Таким образом, 97,6% гибридных комбинаций имели абсолютные показатели по уровню содержания ТГК ниже законодательно допустимого значения (не более 0,1%) в 1,05-3,12 раза.
В условиях 2018 г. уборочная влажность семян варьировала от 13,6 до 24,3% и
Таблица 2
Вариационные характеристики биоморфометрических признаков растений (2018 г.)
Показатель Высота растения, см Техническая длина стебля, см Длина соцветия, см Диаметр стебля, мм Количество междоузлий, шт. Средняя длина междоузлий, см Содержание поскони, %
Х 193±3,8 162±3,4 31±1,4 7±0,2 11±0,2 14±0,2 1,3±0,3
min-max 122-234 104-203 13-50 4-10 8-14 13-16 0-7
V, % 12,5 13,3 28,9 15,9 12,0 7,2 141,3
m, % 2,0 2,1 4,5 0,2 1,9 1,1 22,1
Таблица 3
Вариационные параметры биоморфометрических признаков растений (2019 г.)
Показатель Высота растения, см Техническая длина стебля, см Длина соцветия, см Диаметр стебля, мм Количество междоузлий, шт. Средняя длина междоузлий, см Содержание поскони, %
Х 181,6±3,9 150,0±3,3 31,6±1,7 6,5±0,2 12,8±0,2 11,7±0,1 1,3±0,3
min-max 128-254 102-208 14-64 4,4-9,3 9-17 9,8-13,6 0-5
V, % 13,7 14,0 34,5 15,4 12,5 6,8 122,1
m, % 2,1 2,2 5,4 2,4 1,9 1,1 20,5
характеризовалась средней вариабельностью (16,5%) (табл. 6).
Семенная продуктивность растений варьировала сильно и изменялась от 1,1 (очень низкая) до 14,0 (очень высокая) г/раст. Средняя масса стебля растений заключалась в пределах от 11 (очень низкая) до 49 (очень высокая) г/раст., также сильно варьируя по широте диапазона абсолютных значений.
Масса 1000 семян растений колебалась от 11,4 (мелкие) до 15,6 (средние) г. Вариабельность признака слабая. Содержание масла в семенах изучаемых комбинаций варьировало средне в диапазоне абсолютных значений от низкого (<28%) до высокого (>30%). Наибольшей масличностью обладала гибридная комбинация О-14.
Выход волокна общий изменялся от высокого (25,4%) до очень высокого (34,3%). Отмечена слабая вариабельность признака. Выход длинного волокна заключался в диапазоне абсолют-
ных значений от очень низкого (8,7%) до очень высокого (26,4%) при сильной вариабельности признака (табл. 7).
Продуктивность по волокну общая составляла от 3,0 до 14,3 г/раст. и имела высокую вариабельность. Разрывная нагрузка чесаного волокна колебалась от очень низкой (4,5 кгс) до низкой (17,1 кгс) и характеризовалась высоким коэффициентом вариации. Гибкость чесаного волокна варьировала средне от 10,0 (очень низкая) до 21,1 (высокая) мм.
В условиях 2019 г. уборочная влажность семян варьировала от 15,2 до 27,4% и характеризовалась средней вариабельностью (17,6%) (табл. 8).
Семенная продуктивность растений варьировала сильно и изменялась от 0,9 (очень низкая) до 9,2 (очень высокая) г/раст. Средняя масса стебля растений заключалась в пределах от 6,7 (очень низкая) до 56,1 (очень высокая) г/раст., также сильно варьируя по широте диапазона аб-
солютных значений. Масса 1000 семян растений колебалась от 12,0 (мелкие) до 19,7 (крупные) г. Вариабельность признака слабая. Содержание масла в семенах изучаемых комбинаций варьировало средне в диапазоне абсолютных значений от низкого (<28%) до высокого (>30%).
Выход волокна общий изменялся от высокого (25,8%) до очень высокого (34,8%). Отмечена слабая вариабельность признака (табл. 9).
Выход длинного волокна заключался в диапазоне абсолютных значений от очень низкого (10,2%) до очень высокого (26,9%) при средней вариабельности признака. Продуктивность по волокну общему составляла от 1,8 до 16,7 г/раст. и имела высокую вариабельность. Продуктивность по волокну длинному составляла 1,010,3 г/раст. и сильно варьировала по диапазону значений признака.
Полевая оценка растений на наличие болезней и вредителей показала, что в условиях периода вегетации 2018 г. на растениях
Таблица 4
Вариационные характеристики содержания основных каннабиноидов в растениях (2018 г.), %
Показатель №X TrK №Н I
X 1,236+0,059 0,049+0,004 0,046+0,002 0,109+0,015 1,438+0,066
min-max 0,249-1,972 0,010-0,150 0,009-0,076 0,002-0,482 0,269-2,393
V, % 30,4 51,4 29,8 89,8 29,4
m, % 4,7 8,0 4,6 14,0 4,6
Таблица 5
Вариационные характеристики содержания основных каннабиноидов в растениях (2019 г.), %
Показатель №X TrK №Н I
X 2,010+0,071 0,077+0,005 0,070+0,002 0,233+0,025 2,390+0,080
min-max 0,819-2,997 0,031-0,196 0,032-0,095 0,071-0,726 0,952-3,515
V, % 22,9 39,6 22,5 69,8 21,7
m, % 3,5 6,1 3,5 10,8 3,3
Таблица 6
Вариационные характеристики хозяйственно полезных признаков растений (2018 г.)
Показатель Уборочная влажность семян, % Семенная продуктивность, г/раст. Средняя масса стебля, г/раст. Масса 1OOO семян, г Содержание масла, %
X 19,3+0,48 4,1+0,4 29,7+1,6 14,2+0,2 28,25+0,52
min-max 13,6-24,3 1,1-14,0 10,9-48,6 11,4-17,0 14,83-32,12
V, % 16,5 55,9 34,3 9,9 11,9
m, % 4,9 8,7 5,4 1,5 1,8
Таблица 7
Хозяйственно полезные характеристики растений (2018 г.)
Показатель Выход волокна общий, % Выход длинного волокна, % Продуктивность по выходу волокна общая, г/раст. Разрывная нагрузка чесаного волокна, кгс Гибкость чесаного волокна, мм
X 28,6+0,4 16,4+0,5 8,4+0,4 11,4+0,5 13,2+0,4
min-max 25,4-34,3 8,7-26,4 3,0-14,3 4,5-17,1 10,0-21,1
V, % 8,0 20,1 33,8 25,4 17,2
m, % 1,2 3,1 5,3 3,9 2,7
Таблица 8
Вариационные характеристики хозяйственно полезных признаков растений (2019 г.)
Показатель Уборочная влажность семян, % Семенная продуктивность, г/раст. Средняя масса стебля, г/раст. Масса 1OOO семян, г Содержание масла, %
X 20,4+0,43 4,3+0,3 25,4+1,8 16,0+0,2 30,6+0,6
min-max 15,2-27,4 0,9-9,2 6,7-56,1 12,0-19,7 11,2-35,5
V, % 17,6 52,4 46,0 9,1 13,2
m, % 5,4 8,2 7,2 1,4 2,1
Таблица 9
Хозяйственно полезные характеристики растений (2019 г.)
Показатель Выход волокна общий, % Выход длинного волокна, % Продуктивность по выходу общего волокна, г/раст. Продуктивность по выходу длинного волокна, г/раст. Разрывная нагрузка чесаного волокна, кгс Гибкость чесаного волокна, мм
Х 29,14+0,36 16,92+0,50 7,31+0,50 3,82+0,32 14,16+0,44 13,64+0,36
min-max 25,8-34,8 10,2-26,9 1,8-16,7 1,0-10,3 10,6-19,8 10,4-21,3
V, % 7,9 19,0 43,7 47,8 19,8 16,5
m, % 1,2 3,0 6,7 7,5 3,1 2,2
Таблица 10
Оценка поражения болезнями и повреждения вредителями растений (2018 г.), шт.
Степень проявления Болезни Вредители
Полное отсутствие (0%) 1 24
Слабое (менее 11°%) 40 17
Среднее (11-30%) - -
Сильное (31-60%) - -
Очень сильное(более 60%) - -
Таблица 11 Оценка поражения болезнями и повреждения вредителями растений, (2019 г.), шт.
Степень проявления Болезни Вредители
Полное отсутствие (0%) - 40
Слабое (менее 11%) 41 1
Среднее (11-30%) - -
Сильное (31-60%) - -
Очень сильное(более 60%) - -
отмечено слабое проявление пятнистости листьев (Phyllosticta cannabis Speg., Macrosporium cannabinum). В течение вегетации наблюдалась заселенность растений конопляной блохой (Psylliodes attenuata Koch.) на ранних этапах онтогенеза. Почти на всех номерах в фазе массового созревания отмечено слабовыраженное присутствие люцерновой (Aphis cracciuvora Koch.) и гелихризовой (Brachycaudus helichrysi Kalt.) тли (табл. 10).
В условиях периода вегетации 2019 г. отмечено слабое проявление пятнистостей листьев (Phyllosticta cannabis Speg., Macrosporium cannabinum) (табл. 11).
В течение вегетации наблюдалась заселенность растений конопляной блохой (Psylliodes attenuata Koch.) на ранних этапах онтогенеза. В фазе массового созревания присутствия стеблевого мотылька и тли не отмечено.
Заключение
В результате проведенных исследований создан новый исходный материал конопли посевной и получены экспериментальные данные по изучению количественных и качественных характеристик новых гибридных комбинаций. В комплексном изучении находилось 7 биомор-фометрических и 12 хозяйственно полезных признаков и свойств растений.
В острозасушливых условиях периода вегетации слабой вариабельностью отличались признаки: средняя длина междоузлия, масса 1000 семян, выход волокна общий. Средней вариабельностью характеризовались признаки: высота растения, техническая длина стебля, диаметр стебля, количество междоузлий, уборочная влажность семян, содержание масла, гибкость чесаного волокна. Сильно варьировали признаки: длина соцветия, содержание обычной поскони, сумма и содержание основных
каннабиноидов, семенная продуктивность, масса стебля, выход длинного волокна, разрывная нагрузка чесаного волокна.
По признакам: семенная продуктивность, масса стебля, содержание масла, выход общего и длинного волокна, гибкость чесаного волокна — выделены номера, отличавшиеся высокими абсолютными признаковыми показателями. По основному лимитирующему признаку — содержание ТГК — установлены пониженные абсолютные значения в 1,3-11,1 раза относительно законодательно допустимого уровня 0,1%.
Отсутствием обычной поскони обладала 21 гибридная комбинация (51% изучаемых номеров).
В условиях засушливого периода вегетации слабой вариабельностью отличались признаки: средняя длина междоузлия, масса 1000 семян, выход волокна общий. Средней вариабельностью характеризовались признаки: высота растения, техническая длина стебля, диаметр стебля, количество междоузлий, уборочная влажность семян, содержание масла, выход длинного волокна, разрывная нагрузка чесаного волокна, гибкость чесаного волокна. Сильно варьировали признаки: длина соцветия, содержание обычной поскони, сумма и содержание основных каннабиноидов, семенная продуктивность, масса стебля, продуктивность по выходу общего и длинного волокна.
Отсутствием выщепления обычной поскони характеризовались 22 номера или 54% от их общего количества.
По признакам: семенная продуктивность, средняя масса стебля, масса 1000 семян, содержание масла, выход общего и длинного волокна, гибкость чесаного волокна — выделены номера, отличавшиеся высокими и очень высокими абсолютными признаковыми показателями.
По основному лимитирующему признаку — содержание ТГК — у всех гибридных комбинаций установлены абсолютные показатели признака ниже законодательно допустимого значения (не более 0,1%) в 1,05-3,12 раза.
По итогам двух лет селекционной оценки выделены комбинации, стабилизированные по признаку однодомности и обладающие существенными параметрами важнейших признаковых характеристик по критерию среднего квадратичного отклонения на уровне Хср±2а, в том числе:
• по содержанию ТГК и суммы основных каннабиноидов — К-7 и О-15; по скороспелости — Н-300 Гр и М-300 Гр; по семенной продуктивности — С-150 Гр и З-2;
по средней массе стебля — Ю-2; по массе 1000 семян — К-11 и 3-3; по содержанию масла — О-14, О-15, О-16; по выходу волокна общему — К-3, К-9, О-3, О-12;
по выходу длинного волокна — О-2 и К-1; по разрывной нагрузке чесаного волокна —
К-11 и О-16;
• по гибкости чесаного волокна — С-150 Гр и
3-4.
Выделенные комбинации будут использованы на последующих этапах селекционного процесса.
Литература
1. Степанов Г.С. Изменчивость и наследуемость основных элементов продуктивности у межсортовых гибридов конопли // Сельскохозяйственная биология. 1977. Т. XII. № 4. С. 524-528.
2. Лайко И.М., Ситник В.П., Вировец В.Г. Некоторые аспекты изучения и создания гетерозисных гибридов конопли // Сборник трудов «Сел. технология виробницт-ва та первинно1 переработки льону i конопель». Глухов, 2000. С. 88-92.
3. Шабельный М.М., Семынин С.А. Сравнительная характеристика двудомных и однодомных сортов южной конопли // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. Краснодар, 2009. С. 92-94.
4. Шабельный М.М., Семынин С.А. Продуктивность гибридов южной конопли // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. Краснодар,2009. С. 69-71.
5. Сухорада Т.И. Селекция безнаркотических сортов южной конопли и элементы их сортовой агротехники: ав-тореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Краснодар, 2005. 49 с.
6. Сухорада Т.И., Шабельный М.М., Семынин С.А., Пройдак М.Н. Однодомные сорта южной конопли селекции Краснодарского НИИСХ им. П.П. Лукьяненко // Нетрадиционное растениеводство. Селекция и генетика. Эниология. Экология и здоровье: материалы XIX международного симпозиума, 12-19 сентября 2010 г. Симферополь, 2010. С. 419-422.
7. Сухорада Т.И., Пройдак М.Н., Шабельный М.М., Григорьев С.В. Сравнительная характеристика сорта и гибрида конопли двойного направления использования // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. Т. 167. СПб., 2010. С. 276-279.
8. Bredemann G., Garbek K., Hunke W. Die Zeitung von monozischen und diozischen faserertragreichen Hanfsorten Fi-brimon und Fibridia. Pflanzenzuchtung. 1961. No. 3. Pp. 46-50.
9. Johansen B.R. Effectivity of polycross and topcross tests in lucerne in relation to planting method and fertility. Kobenhavn. 1967. Pp. 157-173.
10. Сенченко Г.И. Высоковолокнистые сорта конопли и методы их выведения: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Л., 1965. 56 с.
11. Сенченко Г.И. Гибридизация географически отдаленных форм конопли // Конопля и другие лубяные культуры. М., 1959. С. 96-102.
12. Сенченко Г.И., Тимонин М.А. Конопля. М.: Колос, 1978. 287 с.
13. Сенченко Г.И. и др. Методические указания по селекции конопли и производственной проверке законченных НИР. М.: ВАСХНИЛ, 1980. 30 с.
14. Румянцева Л.Т., Дудник М.Г. Изучение коллекции конопли: методические указания. Л.: ВНИИР, 1989. 20 с.
15. Сорокин В.И. и др. Определение вида наркотических средств, получаемых из конопли и мака: методические рекомендации. М., 1995. 24 с.
16. Раушковский С.С. Методы исследований при селекции масличных растений по содержанию масла. М.: Пищепромиздат, 1959. 46 с.
17. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
Об авторах:
Серков Валериан Александрович, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник лаборатории селекционных технологий, ORGD: http://orcid.org/0000-0001-8308-4200, [email protected]
Климова Людмила Владимировна, лаборант-исследователь лаборатории селекционных технологий, [email protected]
Данилов Михаил Васильевич, инженер-исследователь, [email protected]
Белоусов Роман Олегович, генеральный директор, [email protected]
Александрова Милена Роландовна, генеральный директор, [email protected]
Давыдова Ольга Константиновна, директор, [email protected]
NEW SOURCE MATERIAL FOR THE SELECTION OF NONNARCOTIC VARIETIES OF SEED HEMP
V.A. Serkov1, L.V. Klimova1, M.V. Danilov1, R.O. Belousov2, M.R. Alexandrova3, O.K. Davydova3
'Penza institute of agriculture — branch of the Federal scientific center for fiber crops, Lunino, Penza region
2OOO "Konoplex'I Moscow
3OOO "UK «Konoplex'I Moscow, Russia
The results of the four-year cycle are presented research works on the creation of a new source material for the selection of highly productive nonnarcotic varieties of monoecious hemp sown in the Central Russian ecotype. Studies were conducted in the field and laboratory conditions on a natural agricultural background. The obtained experimental data for biomathematics and economically valuable traits and properties of plants of the new hybrid combinations. A comprehensive assessment of the combinations, taking into account their resistance to biotic and abiotic stressors, made it possible to obtain a promising source material for the subsequent stages of the selection process. Hybrid combinations were identified for creating new varieties of monoecious hemp sown in the Central Russian ecotype with the content of tetrahydrocannabinol in plants less than 0.1%, stabilized on the basis of single-homelessness, having high yield of total/long fiber in the stem, high seed productivity and oil content of seeds. Selected hybrid combinations are involved in the selection process.
Keywords: hemp seed, nonnarcotic variety, oentral russian ecotype, southern ecotype, hybrid combination, cannabinoids, tetrahydrocannabinol, economically valuable feature.
References
1. Stepanov, G.S. (1977). Izmenchivost' i nasleduemost' osnovnykh ehlementov produktivnosti u mezhsortovykh gibridov konopli [Variability and heritability of the main elements of productivity in Intersport cannabis hybrids]. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural biology], vol. XII, no. 4, pp. 524-528.
2. Laiko, I.M., Sitnik, V.P., Virovets, V.G. (2000). Nekoto-rye aspekty izucheniya i sozdaniya geterozisnykh gibridov konopli [Some aspects of studying and creating heterosis hybrids of hemp]. Collection of works"Agricultural technology of growing and primary processing of flax and hemp". Glukhov, pp. 88-92.
3. Shabel'nyi, M.M., Semynin, S.A. (2009). Sravnitel'naya kharakteristika dvudomnykh i odnodomnykh sortov yuzhnoi konopli [Comparative characteristics of dioecious and monoecious varieties of hemp South]. Nauchnoe obespechenie agropromyshlennogo kompleksa: materialy III Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii molodykh uchenykh [Scientific support of the agro-industrial complex. Proceedings of the III All-Russian scientific-practical conference of young scientists]. Krasnodar, pp. 92-94.
4. Shabel'nyi, M.M., Semynin, S.A. (2009). Produktivnost' gibridov yuzhnoi konopli [Productivity of southern hemp hybrids]. Nauchnoe obespechenie agropromyshlennogo komplek-sa: materialy III Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii molodykh uchenykh [Scientific support of the agro-industrial complex. Proceedings of the III All-Russian scientific-practical conference of young scientists]. Krasnodar, pp. 69-71.
5. Sukhorada, T.I. (2005). Selektsiya beznarkoticheskikh sortov yuzhnoi konopli i ehlementy ikh sortovoi agrotekhniki
[Selection of drug-free varieties of southern hemp and elements of their varietal agrotechnics], Dr. agricultural sci. diss. Abstr. Krasnodar, 49 p.
6. Sukhorada, T.I., Shabel'nyi, M.M., Semynin, S.A., Proi-dak, M.N. (2010). Odnodomnye sorta yuzhnoi konopli selekt-sii Krasnodarskogo NIISKh im. P.P. Luk'yanenko [Monoecious varieties of cannabis South of selection of Krasnodar research Institute of agriculture them. Lukyanenko]. Netraditsionnoe rastenievodstvo. Selektsiya i genetika. Ehniologiya. Ehkologiya i zdorov'e: materialy XIX mezhdunarodnogo simpoziuma, 1219 sentyabrya 2010 g. [Nonconventional plant-growing. Selection and genetics. Eniology. Ecology and health. Proceedings of the XIX international symposium, September 12-19]. Simferopol, pp. 419-422.
7. Sukhorada, T.I., Proidak, M.N., Shabel'nyi, M.M., Grigor'ev, S.V. (2010). Sravnitel'naya kharakteristika sorta i gibrida konopli dvoinogo napravleniya ispol'zovaniya [Comparative characteristics of the variety and hybrid of double-use hemp]. Trudy po prikladnoi botanike, genetike i selektsii [Works on applied botany, genetics and selection], vol. 167. Saint-Petersburg, pp. 276-279.
8. Bredemann, G., Garbek, K., Hunke, W. (1961). Die Zeitung von monozischen und diozischen faserertragreichen Hanfsorten Fibrimon und Fibridia. Pflanzenzuchtung, no. 3, pp. 46-50.
9. Johansen, B.R. (1967). Effectivity of polycross and topcross tests in lucerne in relation to planting method and fertility. Kobenhavn, pp. 157-173.
10. Senchenko, G.I. (1965). Vysokovoloknistye sorta konopli i metody ikh vyvedeniya [High-Fiber varieties of hemp
and methods of their removal], Dr. agricultural sci. diss. Abstr. Leningrad, 56 p.
11. Senchenko, G.I. (1959). Gibridizatsiya geograficheski otdalennykh form konopli [Hybridization of geographically distant forms of hemp]. Konoplya i drugie lubyanye kul'tury [Hemp and other bast crops]. Moscow, pp. 96-102.
12. Senchenko, G.I., Timonin, M.A. (1978). Konoplya [Hemp]. Moscow, Kolos Publ., 287 p.
13. Senchenko, G.I. i dr. (1980). Metodicheskie ukazaniya po selektsii konopli iproizvodstvennoiproverkezakonchennykh NIR [Methodological guidelines for the selection of cannabis and production verification of completed research]. Moscow, Academy of agricultural Sciences, 30 p.
14. Rumyantseva, L.T., Dudnik, M.G. (1989). Izuchenie kollektsii konopli: metodicheskie ukazaniya [The study of the collection of cannabis: methodical instructions]. Leningrad, Institute of General genetics, 20 p.
15. Sorokin, V.I. i dr. (1995). Opredelenie vida narkotiches-kikh sredstv, poluchaemykh iz konopli i maka: metodicheskie rekomendatsii [Determination of the type of narcotic drugs obtained from hemp and poppy: guidelines]. Moscow, 24 p.
16. Raushkovskii, S.S. (1959). Metody issledovanii pri sele-ktsii maslichnykh rastenii po soderzhaniyu masla [Research methods in breeding of oil plants for oil content]. Moscow, Pishchepromizdat Publ., 46 p.
17. Dospekhov, B.A. (1985). Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoi obrabotki rezul'tatov issledovanii) [Method of field experience (with the basics of statistical processing of research results)]. Moscow, Agropromizdat Publ., 351 p.
About the authors:
Valerian A. Serkov, doctor of agricultural sciences, chief researcher of the laboratory of breeding technologies, ORCID: http://orcid.org/0000-0001-8308-4200, [email protected]
Luydmila V. Klimova, laboratory researcher of the laboratory of breeding technologies, [email protected]
Mikhail V. Danilov, research engineer, [email protected]
Roman O. Belousov, general director, [email protected]
Milena R. Alexandrova, general director, [email protected]
Olga K. Davydova, director, [email protected]
sc
