CC BY
14DOI: 10.24412/2309-348X-2022-2-60-65 УДК 635.656:631.671.3
НОВЫЙ СОРТ ГОРОХА СТОЛЕТНИК
Г.В. СОБОЛЕВА, кандидат с.-х. наук, E-mail: alniksobolev@rambler.ru *А.А. ЗЕЛЕНОВ, кандидат с.-х. наук, ORCID ID: 0000-0003-4544-7845 А.М. ЗАДОРИН, кандидат с.-х. наук, ORCID ID: 0000-0003-1498-0882
М.Е. КОНОНОВА, научный сотрудник Г.Н. СУВОРОВА, кандидат с.-х. наук, ORCID ID: 0000-0003-1432-8333
ФГБНУ «ФНЦ ЗЕРНОБОБОВЫХ И КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР» *АО «ЩЕЛКОВО АГРОХИМ»
В результате использования метода клеточной селекции in vitro на осмоустойчивость в Федеральном научном центре зернобобовых и крупяных культур создан новый сорт гороха Столетник. Сорт листочковый, белоцветковый, детерминантного типа развития, высотой 60-75 см. Семена желто-розовые, масса 1000 семян 200-220 г. Содержание белка в семенах 24-26%. Средняя урожайность семян в конкурсном сортоиспытании в 2019-2021 годах составила 32,3 ц/га, что на 3,6 ц/га больше, чем у сорта Темп и на 4,6 ц/га больше, чем у сорта Гамбит. Максимальная урожайность (34,4 ц/га) получена в 2019 году в условиях дефицита влаги в почве и высокого температурного фона в критические фазы онтогенеза растений, определяющих продуктивность. Сорт более скороспелый в сравнении со стандартом. Вегетационный период в среднем за 3 года составил 69 суток. Сорт формирует плотный стеблестой устойчивый к полеганию. Вкусовые качества зерна высокие.
Ключевые слова, горох, осмоустойчивость, засухоустойчивость, регенерант, сорт, урожайность.
Для цитирования: Соболева Г.В., Зеленов А.А., Задорин А.М., Кононова М.Е., Суворова Г.Н. Новый сорт гороха Столетник. Зернобобовые и крупяные культуры. 2022; 2(42):60-65. DOI: 10.24412/2309-348X-2022-2-60-65
NEW VARIETY OF PEA STOLETNIK
G.V. Soboleva, E-mail: alniksobolev@rambler.ru A.A. Zelenov*, ORCID ID: 0000-0003-4544-7845 A.M. Zadorin, ORCID ID: 0000-0003-1498-0882
M.E. Kononova, G.N. Suvorova, ORCID ID: 0000-0003-1432-8333
FSBSI «FEDERAL SCIENTIFIC CENTER OF LEGUMES AND GROAT CROPS»
*AO «SHCHELKOVO AGROCHEM»
Abstract: As a result of using the method of cell breeding in vitro for osmotolerance, a new cultivar of peas Stoletnik has been created at the Federal Scientific Center of Legumes and Groat Crops. Leafy, white-flowered variety, determinate type of development, height 60-75 cm. Yellow-pink seeds, weight of 1000 seeds 200-220 g. Protein content in seeds is 24-26%. The average seed yield in competitive variety trials in 2019-2021 was 32.3 c/ha, 3.6 c/ha higher than the Temp variety and 4.6 c/ha higher than the Gambit variety. The maximum yield (34.4 c/ha) was obtained in 2019 under conditions of moisture deficit in the soil and high temperature background during the
60
critical phases of plant ontogenesis that determine productivity. The variety is earlier maturing in comparison to the standard. The growing season averaged 69 days over 3 years. The variety forms a dense plant stand resistant to lodging. Taste qualities of grain are high.
Keywords: peas, osmotolerance, drought tolerance, regenerant, variety, yield.
Увеличение производства зерна гороха возможно за счет совершенствования технологии возделывания и внедрения новых высокоурожайных, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессам сортов. В настоящее время в результате генетико-селекционных исследований создан целый спектр сортов гороха: короткостебельных, детерминантных, с усатым типом листа, потенциал урожайности которых составляет 5,5-6 т/га. Однако в производственных условиях он реализуется далеко не полностью, что обусловлено стрессовым действием множества экологических факторов [1, 2]. Среди стрессовых воздействий, приводящих к наибольшим потерям урожая гороха, в последнее время следует отнести водный дефицит, обусловленный засухой. Устойчивость к данному типу стресса, является достаточно сложным признаком, определяемым комплексом приспособительных механизмов, действующих как на клеточном, так и на организменном уровнях. Поэтому сегодня во многих ведущих научно-исследовательских центрах широкое применение находит клеточная селекция in vitro на засухоустойчивость, как источник генетического разнообразия. Технологии in vitro наиболее успешно используются в селекционных программах для получения форм, устойчивых к засухе основных злаковых культур [3, 4, 5].
Зерновые бобовые являются достаточно трудным объектом для работы in vitro, что обусловлено сложностью индукции процессов морфогенеза и ризогенеза. На данном этапе основные исследования сводятся к тестированию генотипов на устойчивость к осмотическому стрессу на клеточном уровне.
В связи с этим цель исследований заключалась в создании новых засухоустойчивых сортов гороха с использованием клеточной селекции in vitro.
Материал и методы исследований
В качестве исходного материала использовали семена гибридной комбинации гороха Софья х Темп. Сорт Софья имеет укороченный жесткий стебель, усатый тип листа, устойчив к полеганию, семена округлые, светло-желтые. Масса 1000 семян 220-240 г. Сорт Темп имеет утолщенный стебель, тип листа обычный (листочковый). Семена округлые светло-розовые. Масса 1000 семян 220-260 г.
Стерилизацию семян, приготовление питательных сред проводили с использованием ранее разработанных методик [6].
Полученная методом клеточной селекции регенерантная линия изучалась в 2019-2021 годах в конкурсном сортоиспытании в селекционном севообороте Федерального научного центра зернобобовых и крупяных культур. Площадь делянок составляла 16 м2, повторность 4-х кратная. Норма высева - 1,2 млн. всхожих семян на 1 га. Сорта стандарты - Гамбит (усатый морфотип) и Темп (листочковый морфотип). Закладка полевых опытов и фенологические наблюдения осуществлялись общепринятыми методами. При уборке анализировали структуру растений и урожайность семян. Структурный анализ растений по морфологическим признакам и элементам продуктивности проводили по методике ВИР [7]. Основные количественные показатели подвергали вариационно-статистической обработке [8].
Результаты и обсуждение
В результате исследований в 2021 году на Государственное сортоиспытание передан новый сорт гороха Столетник. Название сорта приурочено к 100-летию селекции гороха в Орловской области.
Ботаническое определение: Pisum sativum L. sensu lato var. vulgare.
Происхождение сорта Столетник:
Софья х Темп
I
(отбор листочковых растений)
I
Формирование каллуса
I
Отбор осмоустойчивых каллусов
I
Регенерация
I
Отбор регенерантных линий в полевых условиях
I
Сорт Столетник
Основные этапы клеточной селекции in vitro включали: индукцию каллусообразования, отбор осмоустойчивых каллусов на селективных средах, индукцию морфогенеза в отселектированных каллусах, регенерацию растений, адаптацию их к условиям in vivo, получение семенного потомства и его тестирование на устойчивость к засухе. В качестве селективного агента, имитирующего in vitro осмотический стресс, применяли полиэтиленгликоль (ПЭГ) с молекулярной массой 6000. Для отбора in vitro на устойчивость к водному дефициту использовали каллусные культуры. Каллусные ткани получали из верхушек 3-5 дневных асептических проростков гороха. Для отбора осмоустойчивых каллусов использовали среду, включающую минеральные соли MS [9], витамины В5 [10], мезо-инозитол - 100,0 мг/л, глицин - 2,0 мг/л, сахарозу - 30000 мг/л, БАП - 5,0 мг/л + НУК -2,0 мг/л и дополненную 15% ПЭГ (рис. 1). Каллусы культивировали на среде с селективным агентом в течение одного пассажа (45-50 суток).
Рис. 1. Отбор осмоустойчивых каллусов на селективных питательных средах
Индукцию побегообразования в осмоустойчивых каллусах осуществляли на питательных средах без селективного фактора (рис. 2). Сформировавшиеся регенерантные побеги отделяли от каллуса и доращивали на среде, содержащей 1,0 мг/л БАП + 0,25 мг/л
ИМК, а затем переносили на среду для ризогенеза В5 с уменьшенной в два раза концентрацией основных компонентов и дополненную НУК (1,0 - 1,5 мг/л).
Рис. 2. Индукция морфогенеза в каллусах и ризогенеза у регенерантных побегов
Полученные регенерантные растения размножали в сосудах с почвой в теплице. Дальнейшие поколения регенерантов изучали в полевых условиях в течение ряда лет (рис. 3). В результате была выделена регенерантная линия (сорт Столетник), характеризовавшаяся высокой семенной продуктивностью, повышенными водоудерживающей способностью при завядании и общим содержанием воды в тканях.
Рис. 3. Изучение регенерантов в полевых условиях
Сорт Столетник представляет собой растения детерминантного типа развития высотой 60...75 см. Общее число междоузлий 16-18, до первого соцветия 13-14. Лист листочковый (обычный), форма листочков продолговато-яйцевидная. Соцветие пазушная кисть. Число цветков на цветоносе - 2, цветки белые.
Бобы прямые с тупой верхушкой, лущильного типа. Число бобов на растении 6-8, число семян в бобе 4-6 (рис. 4).
JrY * ш \
v
Ш
I И
ГАМБИТ (st.) СТОЛЕТНИК
Рис. 4. Бобы и семена сорта гороха Столетник в сравнении со стандартом Гамбит
Семена округлые, желто-розовые. Окраска рубчика светлая. Масса 1000 семян 200-220 г. Содержание белка в семенах 24-26%. Сорт Столетник более скороспелый по сравнению со стандартами (табл. 1). Средняя урожайность семян сорта за годы конкурсного сортоиспытания составила 32,3 ц/га, что на 3,6 ц/га больше, чем у сорта Темп и на 4,6 ц/га больше, чем у сорта Гамбит.
Таблица 1
Вегетационный период, устойчивость к полеганию и урожайность семян гороха сорта Столетник в конкурсном сортоиспытании___
Сорта Урожайность семян, ц/га Устойчивость к полеганию, баллы * В егетационный период, сутки*
2019 2020 2021 среднее
Гамбит-st 29,1 28,9 25,2 27,7 5,0 73
Темп-st 31,6 27,7 26,8 28,7 3,0 72
Столетник 34,4 29,7 32,7 32,3 4,3 69
НСР05 1,9 1,6 3,1 - - -
* Среднее за 2019-2021 гг.
Максимальная урожайность семян 34,4 ц/га была получена в 2019 году, который характеризовался недостатком влаги и повышенным температурным фоном в период бутонизации, цветения и налива бобов. Сорт характеризуется жестким стеблем и формирует плотный, устойчивый к полеганию ценоз.
Заключение
В результате использования клеточной селекции на селективных средах in vitro с полиэтиленгликолем, имитирующих дефицит влаги, получен новый сорт гороха Столетник, который рекомендован для испытания в Центральном, Волго-Вятском, ЦентральноЧернозёмном, Северо-Кавказском, Средневолжском регионах.
Урожайность сорта в среднем за годы изучения составила 32,3 ц/га. Преимущество по урожайности семян сорта Столетник перед стандартом особенно проявилось в 2019 году, когда наблюдался дефицит влаги в почве и высокий температурный фон в критические фазы онтогенеза растений.
Литература
1. Зотиков В.И. Отечественная селекция зернобобовых и крупяных культур // Зернобобовые и крупяные культуры. - 2020. - № 3 (35). - С. 12-19. DOI: 10.24411/2309-348Х-2020-11179.
2. Зотиков В.И., Вилюнов С.Д. Современная селекция зернобобовых и крупяных культур в России // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2021. - № 25 (4). - С. 381-387. DOI: 10.18699/VJ 21.041.
3. Manoj K. Rai, Rajwant K. Kalia, Rohtas Singh, Manu P. Gangola, A.K. Dhawan. Developing stress tolerant plants through in vitro selection - An overview of the recent progress // Environmental and Experimental Botany, - 2011.
- V.71. - P.89-98.
4. Шуплецова О.Н., Щенникова И.Н. Результаты использования клеточных технологий в создании новых сортов ячменя, устойчивых к токсичности алюминия и засухе. // Вавиловский журнал генетики и селекции.
- 2016. - № 20 (5). - С.623-628. DOI: 10.18699/VJ 16.183.
5. Дубровная О.В. Селекция in vitro пшеницы на устойчивость к абиотическим стрессовым факторам //Физиология растений и генетика. - .2017. - Т.49. - № 4. - С. 279-292.
6. Соболева Г.В., Суворова Г.Н., Кондыков И.В., Зотиков В.И. Метод клеточной селекции гороха на устойчивость к абиотическим факторам среды (методические рекомендации). - М., - 2011. - 25 с.
7. Коллекция мировых генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение и изучение: методические указания // Вишнякова М.А., Буравцева Т.В., Булынцев С.В., Бурляева М.О., Семенова Е.В., Сеферова И.В., Александрова Т.Г., Яньков И.И., Егорова Г.П., Герасимова Т.В., Другова Е.В. - СПб.: ООП «Копи-Р. Групп», - 2010. - 141 с.
8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта - М.: Колос, - 1985. - 351с.
9. Murashige N., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant., - 1962. - V.15. - No.13. - P. 473-497.
10. Gamborg O.L., Constabel F., Shyluk I.P. Organogenesis in callus from shoot apical of Pisum sativum L. // Physiologia Plantarum, - 1974. - V.30. - P. 125-128.
References
1. Zotikov V.I. Otechestvennaya selektsiya zernobobovykh i krupyanykh kul'tur [Domestic breeding of legumes and groat crops]. Zernobobovye i krupyanye kul'tury, 2020, no.3 (35), pp. 12-19. DOI: 10.24411/2309-348Kh-2020-11179. (In Russian)
2. Zotikov V.I., Vilyunov S.D. Sovremennaya selektsiya zernobobovykh i krupyanykh kul'tur v Rossii [Modern breeding of legumes and groat crops in Russia]. Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii, 2021, no. 25(4), pp.381-387. DOI: 10.18699/VJ 21.041. (In Russian)
3. Manoj K. Rai, Rajwant K. Kalia, Rohtas Singh, Manu P. Gangola, A.K. Dhawan. Developing stress tolerant plants through in vitro selection-An overview of the recent progress Environmental and Experimental Botany, 2011, V.71, pp.89-98.
4. Shupletsova O.N., Shchennikova I.N. Rezul'taty ispol'zovaniya kletochnykh tekhnologii v sozdanii novykh sortov yachmenya, ustoichivykh k toksichnosti alyuminiya i zasukhe. [Results of using cell technologies in the creation of new barley varieties resistant to aluminum toxicity and drought] Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii, 2016, no. 20(5), pp.623-628. DOI: 10.18699/VJ 16.183. (In Russian)
5. Dubrovnaya O.V. Selektsiya in vitro pshenitsy na ustoichivost' k abioticheskim stressovym faktoram [In vitro breeding of wheat for resistance to abiotic stressors]. Fiziologiya rastenii i genetika, 2017, v.49, no.4, pp.279-292. (In Russian)
6. Soboleva G.V., Suvorova G.N., Kondykov I.V., Zotikov V.I. Metod kletochnoi selektsii gorokha na ustoichivost' k abioticheskim faktoram sredy (metodicheskie rekomendatsii) [Method of pea cell breeding for resistance to abiotic environmental factors (guidelines)], Moscow, 2011, 25 p. (In Russian)
7. Kollektsiya mirovykh geneticheskikh resursov zernovykh bobovykh VIR: popolnenie, sokhranenie i izuchenie: metodicheskie ukazaniya [VIR World Legume Genetic Resources Collection: replenishment, preservation and study: guidelines] Vishnyakova M.A., Buravtseva T.V., Bulyntsev S.V., Burlyaeva M.O., Semenova E.V., Seferova I.V., Aleksandrova T.G., Yan'kov I.I., Egorova G.P., Gerasimova T.V., Drugova E.V, St. Petersburg, OOP «Kopi-R. Grupp» Publ., 2010, 141 p. (In Russian)
8. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta [Field experiment technique]. Moscow, Kolos, 1985, 351 p. (In Russian)
9. Murashige N., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant., 1962, V.15, No.13, pp.473-497.
10. Gamborg O.L., Constabel F., Shyluk I.P. Organogenesis in callus from shoot apical of Pisum sativum L. Physiologia Plantarum, 1974, V.30, pp.125-128.
